H.264視頻解碼芯片中與濾波相關(guān)的存儲器的設計

　　2 DRAM 的規劃與設計

　　DRAM 是一種成本低、容量大、應用廣泛的存儲介質(zhì)， 對大規模數據的操作十分迅速。然而由于DRAM 中有一個(gè)Row 的概念。在操作不同的Row 的情況下DRAM 要先關(guān)閉當前的Row， 同時(shí)再激活所需的Row，這樣就造成了很多的overhead。試想讀取同一Row 的10 個(gè)數據與分別處于10 個(gè)Row 的10個(gè)數據，后者的時(shí)間耗費將會(huì )是前者的5～6 倍。因此DRAM 不適合對隨機的分散的數據存取。

　　由于Row 的存在， 對DRAM 中的數據結構的設計就顯得尤為重要。要盡量減少不同Row 之間的訪(fǎng)問(wèn)，這樣才能提高數據的存取效率。本次設計中采用位寬為64 位的DRAM， 恰好可以存放8 個(gè)點(diǎn)的像素值。一幅圖像亮度Y、色度UV 分別存放在一個(gè)連續的空間中。

　　H.264 解碼后的最后圖像存入DRAM 中，顯示模塊不斷的從DRAM 中取出數據送到顯示器， 運動(dòng)補償單元也要從DRAM 中取出參考幀的數據。因此DRAM 的帶寬尤為緊張。合理地分配DRAM 的帶寬是設計中要考慮的一個(gè)重要方面。由于很多模塊都要求對DRAM 進(jìn)行操作， 為了有效地對DRAM 進(jìn)行管理，設置了DRAMCONtrol 模塊來(lái)對DRAM 進(jìn)行控制。

　　3 DRAMControl 模塊的設計

　　DRAMControl 模塊控制著(zhù)DRAM 與外面其它模塊的交互，是DRAM 與外部其它模塊的接口。主要的功能包括DRAM 的自動(dòng)刷新、DRAM 的命令的產(chǎn)生等。因為DRAM 工作時(shí)的狀態(tài)多，本次設計中采用狀態(tài)機的方式來(lái)實(shí)現。其中狀態(tài)圖如圖2 所示。

圖2 DRAMControl 中的狀態(tài)轉移圖

　　設計中采用了均勻刷新的方式， 每隔一定的時(shí)間， 經(jīng)過(guò)“IDLE → PRECHALL → AUTORF →IDLE”的過(guò)程就完成一次刷新。狀態(tài)轉換的主體是讀寫(xiě)操作過(guò)程，判決狀態(tài)（Decision）占用一個(gè)時(shí)鐘周期判斷當前操作所要執行的Row 是否處于激活狀態(tài)，如果沒(méi)有激活則要先關(guān)閉當前處于激活狀態(tài)的Row，再激活所需的Row（通過(guò)PRECH 和ACT 狀態(tài)完成）；如果已經(jīng)激活，則直接進(jìn)行讀寫(xiě)操作。對于寫(xiě)操作，針對H.264 中濾波結束后要更新上邊宏塊，左邊宏塊以及自身宏塊的數據來(lái)設計了WRITEUP 或WRITELEFT 和WRITE 這三個(gè)狀態(tài)寫(xiě)入DRAM，而且這些狀態(tài)之間實(shí)現了時(shí)間上的無(wú)縫連接，構成了一個(gè)完整連貫的BurST 寫(xiě)操作； 如果上邊宏塊的數據或左邊宏塊的數據塊處于與待濾波宏塊的數據塊不同的Row 中，則在WRITEUP 或WRITELEF 狀態(tài)實(shí)現不在本Tile 中數據塊的寫(xiě)操作，這種情況的寫(xiě)效率顯然比在同一個(gè)Row 中的時(shí)候下降了， 但這是不可避免的， 當宏塊處于本Row 的最左邊或最上邊的時(shí)候，其上邊宏塊數據或左邊宏塊數據塊必然是屬于其它Row 的。本次設計中，DRAM 一個(gè)地址存本block 和下一個(gè)block 的同一行， 因此這樣就最多的避免了跨Row 的操作。對于其它情況的寫(xiě)操作，使用WRITE 狀態(tài)完成。