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PROCESADORES DE SEÑALES DE
VIDEO VSP2000
PALOMA FUENTES
Microprocesadores para Comunicaciones – 5º ETSIT
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INDICE
Introducción
Arquitectura general procesadores SH
La serie VSP2000
Ejemplo de uso
Rendimiento
Conclusiones
Referencias
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INTRODUCCIÓN
Desarrollo para Embedded Systems
Beneficios ASICs + DPSs
Integración en SoCs
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ARQUITECTURA GENERAL
Esquema de procesador común
Procesador -> 1 o más células interconectadas
Célula -> Core + CoreIO
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CORE: ARQUITECTURA
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COREIO: ARQUITECTURA
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COREIO: Características
Observación y control
Acceso a datos de alto ancho de banda
Datos de stream y sincronización
Interfaces maestro y esclavo
Protocolos de comunicación estándar
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HIVECC: Reducción de la complejidad Hardware Datapath del Core totalmente visible al compilador y ortogonal
Asigna y programa interconexiones dentro del Core y estados individuales del pipeline de las FUs
Visibilidad de memorias y buffers locales
Controla datapaths con de 1 a 10 Issue Slots vs 5-8 de los tradicionales
Número de bits más denso, pero más eficiente
Posibilidad de compilar de diferentes maneras el código en un Core datapath
Instrucciones altamente configurables -> Diseño para dominio específico de aplicación
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LA SERIE VSP2000
Displays de alta definición HD
Algoritmos extremadamente complejos
Arquitectura de bloque flexible, de bajo coste y bajo consumo -> Solución IP muy atractiva para consumidores de SOCs de PSV
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LA SERIE VSP2000
Funciones de pre/post procesado
Codificación/decodificación de H.264, MPEG, MPEG4, VC1 y MPEG2
Múltiples bloques VSP con varios ISs y arquitectura SIMD -> Eficiente decodificación de H.264 con resolución HD.
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LA SERIE VSP2000: Flexibilidad
Algoritmo de estimación de movimiento
Tamaño de los bloques para estimación y compensación
Tamaño de la ventana de interés
Soporte para submuestreo y trasposición de datos
Dirección de procesado de vídeo
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LA SERIE VSP2000: Arquitectura
Arquitectura basada en sistema de bloques y jerarquía de memorias
Jerarquía de las memorias
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LA SERIE VSP2000: Arquitectura
Jerarquía de memoriasL2 Memoria Externa – Planos de videoL1 SVMEM – Región del planoL0 BVMEM – Ventana de Interés
La BVMEM se rellena con la SVMEM y, en ocasiones, con la memoria externa
Esquema unificado -> Memoria On-Chip más pequeña y diseño más modular.
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Bloque VSP: Arquitectura
Compuesto por DMA y el VSP
DMAInterfaz con el sistemaLecturas/escrituras durante ejecuciónDifererentes precisiones de datos
configurablesSoporta transacciones de
comunicaciones 1D y 2D
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Bloque VSP: Arquitectura
VSP- Máquina VLIW e ISE vectorial- Compilan ANSI-C- Tamaño del vector configurable: 2, 4 u 8-ways SIMD (potencias de 2 hasta 128)- Contiene las memorias vectoriales- Se intercomunican bloque-a-bloque o
mediante las DMAs. También con FIFOs de 32 bits para sincronismo y datos escalares
VSP- Contienen FUs: Aritmética y lógica
vectorial, multiplicación/acumulación vectorial, desplazamiento vectorial,etc…
- Compueto por PSEs, unidades de procesado y almacenamiento, formados por una Core y una CoreIO cada uno
- PSEs de aritmética y control para datos escalares, y PSEs vectoriales para datos vectoriales
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Ejemplo de usoCodificador/decodificador de video
Decodificación H.264 de alto nivel 1080p@30fps
Codificación H.264 de alto nivel 720@30fps
Usando TSMC90G1255k puerta lógicas105kB de memoria de datos y 210kB de programaArea layout: 6-9nm2
Consumo de potencia
Tecnología Pico de potencia dinámicoTSMC 90 G 255mW TSMC 65 G 137mW
TSMC 65 LP 164mW
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Rendimiento
Bloque VSP 16-way SIMD a 250MHz, con tasa de salida 1920x1080p@30fps -> 19% de la carga del procesador (de-entrelazado)
Bloque VSP 32-way SIMD a 250MHz, con tasa de salida 1920x1080p@30fps -> 29% de la carga del procesador (Sobel)
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Rendimiento
Similar para diferentes tipos de codificación
Escalabilidad para mejorar el rendimiento
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Conclusiones
La arquitectura de bloques, la jerarquía de memorias y la explotación de las formas de paralelismo proporcionan escalabilidad, flexibilidad y el alto rendmiento necesario.
Extensión de la vida del producto con el upgrade del firmware
Preprocesado, cod./decod. y postprocesado en una sola solución
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Referencias
www.siliconhive.com
www.wikipedia.es
www.nxp.com
www.embedded.com