用定制DSP設計MPEG-4無(wú)線(xiàn)視頻產(chǎn)品

　　用戶(hù)應用引擎的一種專(zhuān)用解決方案

　　下面來(lái)討論一個(gè)現實(shí)生活中的解決方案，該方案采用了三級不同的可定制性來(lái)構造專(zhuān)門(mén)的用戶(hù)應用引擎。

　　第一級可定制性在處理器的標準資源處提供，這些標準資源包括算術(shù)邏輯單元(ALU)以及乘法器和累加器(MAC)等。對某些應用而言MAC 用得較多，如基于快速傅立葉變換(FFT)的算法；還有一些則傾向于更多地采用ALU。這就提出了一個(gè)要求，對于不同的應用，處理器應有不同的資源組合，而不是將所有的應用都分配到同樣的一組固定的資源中去。

　　例如，可以將一個(gè)MAC密集的算法分配到一個(gè)包含4 MAC、2 ALU、1 SHIFT的處理器中去，而將一個(gè)ALU密集的應用分配給一個(gè)包含3 ALU、1 MAC、1 SHIFT的引擎。這種處理器資源分配的可定制性對許多普通應用而言已經(jīng)綽綽有余，但對大多數與視頻相關(guān)的應用來(lái)說(shuō)還遠遠不夠，它們的要求更高，并且需要更多的運算單元來(lái)加快運行速度。

　　第二級可定制性允許向處理器添加DDCU協(xié)處理器。設計者先要對所需完成的應用有一個(gè)大致的認識，接著(zhù)對該應用進(jìn)行分析，將其中的一些專(zhuān)用函數分離出來(lái)，然后在硬件上專(zhuān)門(mén)針對這些函數進(jìn)行加速處理，即添加DDCU。此外，設計者還可以分析一下，采用工具組添加DDCU來(lái)加快運行速度會(huì )對處理器的性能造成怎樣的潛在影響，以及在諸如此類(lèi)的一些其他假設下會(huì )出現什么情況。

DDCU是一種適用于專(zhuān)用算法的計算單元。一旦設計者確認了哪個(gè)算法需要用DDCU進(jìn)行硬件加速之后，就可以寫(xiě)出實(shí)現該DDCU的RTL 代碼，并將其加入用戶(hù)應用引擎。例如，在通用DSP中加入濾波DDCU，那么若用該DSP實(shí)現一個(gè)需要濾波的應用，其表現出來(lái)的性能就會(huì )有所增強。

　　除此以外，設計者還要在增加并行性所帶來(lái)的性能優(yōu)化和該并行性對指令的影響之間尋找最佳平衡。為解決這一問(wèn)題，可以在VLIW指令中定義分段的數目(從而定義最大并行度)，并為每一段分別分配CU和DDCU(見(jiàn)圖1)。

　　最后一級可定制性表現在處理器資源的選擇上。設計者可以自己決定需要多大的數據存儲器，以及需要多少個(gè)數據寄存器和地址寄存器。而且，根據具體應用所提出的數據要求，設計者還可以增加存儲器接口，以便提供并行數據訪(fǎng)問(wèn)。這些共享的存儲器接口又可以用來(lái)連接多個(gè)處理器引擎，這就為處理器資源提供了一定的可伸縮性。

　　采用DSP引擎的一個(gè)關(guān)鍵的好處是可以加快產(chǎn)品投入市場(chǎng)的時(shí)間。但要達到這個(gè)目的，還要先定義一系列與DSP引擎協(xié)作的DDCU協(xié)處理器。在設計MPEG-4引擎的時(shí)候，首先要對其各個(gè)方面進(jìn)行全面分析，確定需要采用哪些DDCU。然后用這些DDCU構建起一個(gè)大致MPEG-4引擎，分析其性能瓶頸，并針對性能瓶頸再定義一些DDCU加入引擎中，從而提高該引擎的性能，沖破其瓶頸。為了更方便地完成以上工作，人們開(kāi)發(fā)出一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于MPEG -4應用的DDCU庫。以下討論了該庫中的某些專(zhuān)用DDCU。

　　1. 比特流/可變長(cháng)度解碼DDCU

　　在視頻編碼中常常會(huì )遇到可變長(cháng)度解碼。比特流/可變長(cháng)度解碼DDCU 可以加快從輸入比特流中取出可變長(cháng)度字段的速度，這是一種基本操作。如果用軟件來(lái)實(shí)現這種比特流管理，會(huì )消耗大量的時(shí)鐘周期來(lái)處理指針的移位、屏蔽和管理，而采用比特流/可變長(cháng)度解碼DDCU則可以在一個(gè)簡(jiǎn)單的硬件單元里快速完成同樣的功能。

　　在比特流/可變長(cháng)度解碼DDCU中，由用戶(hù)設計的指令組集中完成普通比特的提取和插入操作。這種DDCU不但能加快處理速度，提高整個(gè)視頻引擎的性能，還可以解放處理器中的其他資源，使之得以用于周?chē)钠渌幚磉^(guò)程。因此，采用這種DDCU不但可以減小指令長(cháng)度，同時(shí)還增強了系統性能。實(shí)際上，在DSP中加入這種計算單元會(huì )使可變長(cháng)度解碼的速度增快23.2%。