面向多媒體應(yīng)用的軟硬件劃分方法研究.pdf

1、在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，多媒體技術(shù)開(kāi)始廣泛應(yīng)用到手持設(shè)備如手機(jī)、PMC、MP3播放器中。從最初僅要求廣播接收功能到要求MP3、MIDI等音頻播放的支持，越來(lái)越多的多媒體應(yīng)用被要求集成到手持設(shè)備中，這對(duì)手持設(shè)備的處理能力提出了很高的要求。為了解決這種日益增長(zhǎng)的移動(dòng)計(jì)算需求，具有多媒體處理能力的系統(tǒng)芯片(SoC)開(kāi)始廣泛運(yùn)用到手持設(shè)備中，這極大地降低了設(shè)備的成本和功耗，并滿足了系統(tǒng)的需求(如實(shí)時(shí)性)。在該類系統(tǒng)芯片的設(shè)計(jì)中，采用有效的軟硬件劃分

2、方法，將多媒體算法合理地分配到有限的硬件資源上，并使得軟硬件相互配合，以較小的代價(jià)滿足系統(tǒng)需求。其中，針對(duì)以數(shù)據(jù)流為主的多媒體應(yīng)用開(kāi)發(fā)有效的軟硬件劃分方法是關(guān)鍵。 本文針對(duì)多媒體等數(shù)據(jù)流為主的應(yīng)用，以單處理器和ASIC為可執(zhí)行單元，以單層總線的通信拓?fù)錇橛布軜?gòu)，進(jìn)行了軟硬件劃分方法的研究。不同于傳統(tǒng)的采用固定劃分粒度和只考慮二進(jìn)制映射的軟硬件劃分方法，本文提出的軟硬件劃分方法以遺傳算法作為基本算法框架，融合了靈活劃分粒度和擴(kuò)展

3、映射機(jī)制，成功開(kāi)發(fā)了以特殊雙鏈編碼的遺傳算法為核心的軟硬件劃分方法。根據(jù)這種特殊的雙鏈編碼機(jī)制，設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的遺傳操作包括選擇操作、交叉操作和變異操作，并針對(duì)在劃分過(guò)程中可能出現(xiàn)的無(wú)效解，設(shè)計(jì)了無(wú)效解的修補(bǔ)操作過(guò)程，極大地提高了算法的運(yùn)行效率。為了驗(yàn)證本文方法的有效性，建立了一套完整的隨機(jī)圖測(cè)試流程：利用Princeton開(kāi)發(fā)的隨機(jī)圖生成工具TGFF生成大量隨機(jī)圖，通過(guò)本文開(kāi)發(fā)的PERL解析器對(duì)這些初始隨機(jī)圖進(jìn)行解析，產(chǎn)生出符合本文軟硬件

4、劃分要求的隨機(jī)圖。以這些隨機(jī)圖作為測(cè)試輸入，進(jìn)行了大量的隨機(jī)圖實(shí)驗(yàn)。首先通過(guò)橫向?qū)Ρ葘?shí)驗(yàn)驗(yàn)證了靈活粒度機(jī)制和擴(kuò)展映射機(jī)制對(duì)軟硬件劃分質(zhì)量的影響，其次通過(guò)縱向?qū)Ρ葘?shí)驗(yàn)同Rajesh提出的軟硬件劃分方法進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的融合靈活劃分粒度機(jī)制和擴(kuò)展映射機(jī)制的軟硬件劃分方法是有效的。 以本文提出的軟硬件劃分方法為核心，建立了包括浮點(diǎn)到定點(diǎn)轉(zhuǎn)換、圖模型的抽取、參數(shù)提取和反標(biāo)、軟硬件劃分、基于調(diào)度的快速性能評(píng)估以及虛擬原型系統(tǒng)

5、在內(nèi)的一套軟硬件劃分的完整解決方案。通過(guò)多媒體處理器805Plus中多媒體硬件加速器MMA的設(shè)計(jì)，實(shí)際驗(yàn)證了本文方法的有效性，同時(shí)彌補(bǔ)了僅僅依靠隨機(jī)圖實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效性驗(yàn)證存在的局限性。最后，對(duì)本文的工作進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)論文工作中的不足進(jìn)行了說(shuō)明。 本文工作的創(chuàng)新有如下幾個(gè)方面：提出了集成靈活劃分粒度和擴(kuò)展映射機(jī)制的軟硬件劃分模型；在遺傳算法的運(yùn)行框架下，針對(duì)提出的軟硬件劃分模型，設(shè)計(jì)了特殊的雙鏈編碼方案和對(duì)應(yīng)的遺傳操作方案，以此為