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基于TMS320DM642 的X264 視頻編碼器的優(yōu)化
作者：
時(shí)間：2010-12-03
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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DM642 使用兩級緩存L1 和L2。其中一級緩存L1包括一級程序緩存L1P 和一級數據緩存L1D；二級緩存L2 可配置為片內存儲器、高速緩存或兩者結合。
外設包括[4-6]：3 個(gè)可配置的視頻端口；1 個(gè)10/100 Mbit/s的以太網(wǎng)控制器（EMAC）；1 個(gè)管理數據輸入輸出（MDIO）；1 個(gè)內插VCXO控制接口；1 個(gè)McASP0；1 個(gè)I2C 總線(xiàn)；2 個(gè)McBSPs；3 個(gè)32 位通用定時(shí)器；1 個(gè)用戶(hù)配置的16 位或32 位主機接口（HPI16/HPI32）；1 個(gè)PCI；1 個(gè)16 引腳的通用輸入輸出口（GP0），具有可編程中斷/事件產(chǎn)生模式；1 個(gè)64 位IMI-FA，可以與同步和異步存儲器的外圍設備相連。
DM642 與傳統的DSP 一樣，采用哈佛結構，即把數據與程序分開(kāi)存放于不同的存儲區內，保證在DSP 的實(shí)際工作中，從程序存儲區取指令與從數據存儲區取運算數據是互相獨立的， 另外在CPU 內部設計了8 個(gè)不同的處理單元， 可使在運行過(guò)程中，CPU 是按照流水線(xiàn)流程進(jìn)行操作的。
3 DM642 平臺優(yōu)化方案介紹
3.1 算法和系統程序結構的優(yōu)化
系統結構優(yōu)化主要是合理安排程序中各個(gè)模塊在DSP 的存儲區間中所放的位置， 也就是解決存儲區間的映射問(wèn)題；在數據處理方面，盡量減少待處理數據的無(wú)謂搬移。算法優(yōu)化主要體現在分析算法有沒(méi)有更好更簡(jiǎn)單的替代方法，算法是否有某種對稱(chēng)性，可否采用更合適的數據結構等。在X264 的優(yōu)化中，首先考慮系統結構的合理安排， 譬如程序到內存映射方面， 首先利用CCS的CODE_SECTION[9]偽指令把X264 中的9 個(gè)大的模塊，依次映射到9 個(gè)大的子區間里面，把頻繁使用到的DCT/IDCT 模塊、QUANT/DEQUANT 模塊、SAD/SATD 模塊放到DM642 的片內存儲區（L2 SRAM）中，把其他模塊映射到片外存儲區中。在數據訪(fǎng)問(wèn)方面，考慮到X264 編碼分別為編碼幀和幀間預測時(shí)的參考幀分配了存儲空間，在移植的過(guò)程中， 存在著(zhù)編碼幀和參考幀的存放位置問(wèn)題。從訪(fǎng)問(wèn)速度來(lái)看，片內存儲區的訪(fǎng)問(wèn)速度要遠遠高于片外存儲區的速度，但片內存儲區的空間卻要遠遠小于片外存儲區，這樣出現了訪(fǎng)問(wèn)速度與有限空間之間矛盾?？紤]到實(shí)際編碼流程中，編碼的基本單元是16×16的亮度宏塊加上2 個(gè)8×8 的色度模塊， 這里用CCS 的DATA_SECTION[9]偽指令在DM642 的片內存儲區（L2SRAM）中申請2 個(gè)大小為（16×16+8×8+8×8）的存儲區，來(lái)存放編碼像素值；用DATA_SECTION 偽指令在片內存儲區內申請一些空間，臨時(shí)存儲編碼過(guò)程中編碼宏塊的幀內預測模式信息、幀間預測運動(dòng)矢量信息以及離散余弦變換系數和量化系數；最后，為了運動(dòng)估計和幀內預測參考，給參考宏塊分配一定存儲空間。而整個(gè)當前編碼幀和運動(dòng)估計參考幀則放在DM642 映射的片外存儲區。
3.2 EDMA 和乒乓緩存的優(yōu)化
EDMA（Enhanced Direct Memory Access）是增強型直接內存訪(fǎng)問(wèn)的英文縮寫(xiě)。DMA 技術(shù)指的是在嵌入式處理平臺或者大型計算平臺上，外設與外設之間、外設與存儲器之間、存儲器與存儲器之間可以在不需要CPU干預的情況下， 進(jìn)行數據搬移和訪(fǎng)問(wèn)。這樣可以保證CPU 在對一組數據進(jìn)行運算時(shí)， 存儲器把即將要處理的新的實(shí)驗數據準備好，減少CPU 等待時(shí)間，特別是在一些需要進(jìn)行大量數據搬移的情況下， 能夠顯著(zhù)提高系統的運算速度。DM642 具備64 個(gè)EDMA 物理傳輸信道，能夠保證數據在極短時(shí)間內，在DM642 外設的緩存區間和DM642 存儲器之間進(jìn)行搬移。DM642 的EDMA[10]主要有3種啟動(dòng)模式： CPU 啟動(dòng)，同步事件啟動(dòng)，外部事件啟動(dòng)。
CPU 啟動(dòng)指的是CPU 通過(guò)調用EDMA 的應用程序接口（Application Programming Interface，API） 去啟動(dòng)預先設置好的EDMA 搬移任務(wù)。同步事件啟動(dòng)一般指的是一個(gè)EDMA 信道完成了搬移任務(wù)，會(huì )產(chǎn)生激發(fā)信號，從而激發(fā)其他的EDMA 信道開(kāi)始數據搬移。外部事件啟動(dòng)一般指的是DSP 的外設完成與外界的數據交換后， 激發(fā)EDMA信道進(jìn)行數據搬移。
在對X264 進(jìn)行EDMA 優(yōu)化中， 采用雙buffer 機制，也就是俗稱(chēng)的乒乓緩存（ping-pong buffer）機制。具體操作代碼示例為：
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