專利名稱：基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存管理方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于嵌入式可重構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存管理方法及系統(tǒng)，更具體涉及一種媒體處理可重構(gòu)系統(tǒng)中基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存管理方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
將通用處理器(GPP, General Purpose Processors)的靈活性和專用集成電路(ASIC,Application Specific Integrated Circuit)的高效性結(jié)合的一種計(jì)算體系結(jié)構(gòu)，可重構(gòu)計(jì)算架構(gòu)近些年來(lái)在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面獲得了越來(lái)越廣泛的關(guān)注，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括多媒體處理、移動(dòng)通信、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)據(jù)加解密等。隨著媒體應(yīng)用的性能要求和計(jì)算復(fù)雜度越來(lái)越高，粗粒度可重構(gòu)架構(gòu)的計(jì)算資源也成倍增加，一些架構(gòu)使用了多個(gè)可重構(gòu)陣列來(lái)完成這些應(yīng)用。然而，在計(jì)算資源增加的同時(shí)，計(jì)算資源對(duì)于數(shù)據(jù)流的要求也進(jìn)一步增大。隨著處理器速度與存儲(chǔ)器訪問(wèn)速度的差距不斷增大，面向應(yīng)用的系統(tǒng)級(jí)芯片中存儲(chǔ)子系統(tǒng)的訪問(wèn)延遲已經(jīng)成為可重構(gòu)系統(tǒng)性能的瓶頸，很大程度上限制了整體性能的提升。如何優(yōu)化可重構(gòu)系統(tǒng)存儲(chǔ)子系統(tǒng)，減少訪問(wèn)延遲成為可重構(gòu)系統(tǒng)研究的關(guān)鍵。優(yōu)化可重構(gòu)存儲(chǔ)子系統(tǒng)，減少訪問(wèn)延遲主要從兩個(gè)方面來(lái)考慮1、訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器本身的特點(diǎn)；2、媒體算法固有的數(shù)據(jù)流特點(diǎn)。基于成本考慮，目前作為外部存儲(chǔ)器用的比較多的是同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SDRAM)結(jié)構(gòu)，對(duì)于同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，其主要有如下特點(diǎn)1、它由Bank(組)、Page (頁(yè))和Column (列)這三個(gè)基本單元構(gòu)成；2、它支持以Burst (粹發(fā))方式進(jìn)行連續(xù)讀寫。在外部存儲(chǔ)接口設(shè)計(jì)中，可以充分利用這兩個(gè)特性來(lái)提高以同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器為外存的芯片的性能。由于特性1，應(yīng)當(dāng)盡量減少對(duì)外部存儲(chǔ)器的次數(shù)，減少數(shù)據(jù)訪問(wèn)時(shí)帶來(lái)的換頁(yè)延遲。由于特性2，盡量延長(zhǎng)訪問(wèn)存儲(chǔ)器的猝發(fā)長(zhǎng)度，減少多次訪問(wèn)造成的固定延時(shí)。因此在訪問(wèn)以同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)為外部存儲(chǔ)器的時(shí)候，應(yīng)該盡量考慮以上兩個(gè)特性，以提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)效率。對(duì)于媒體算法，主要有兩個(gè)特點(diǎn)1、按照宏塊處理數(shù)據(jù)；2、參考圖像會(huì)用到多次。媒體數(shù)據(jù)圖像在外部存儲(chǔ)器中按幀存放，每一幀圖像按照光柵掃描方式存放在外部的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器中。由于媒體算法按宏塊處理，而宏塊中上下兩行數(shù)據(jù)在地址空間中不連續(xù)，因此讀取宏塊時(shí)可能會(huì)引起多次換行。例如，假設(shè)每行同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)1024Byte數(shù)據(jù)，媒體像素?cái)?shù)據(jù)大小為lByte，則對(duì)于分辨率為1080p即包含1920*1080像素的幀數(shù)據(jù)，由于幀內(nèi)每行數(shù)據(jù)都分布在不同的行中，因此當(dāng)讀取幀內(nèi)宏塊時(shí)需要多次換行，由此造成嚴(yán)重的數(shù)據(jù)訪問(wèn)延遲。由于媒體數(shù)據(jù)具有時(shí)間和空間局部性，特別是重建相鄰宏塊時(shí)，會(huì)多次用到同一參考幀數(shù)據(jù)，比如在H. 264中預(yù)測(cè)一個(gè)8X8的亮度塊，那么它在最壞情況下需要參考數(shù)據(jù)為(8+5) X (8+5) = 169bytes。如果將它分割為4個(gè)4X4塊進(jìn)行處理，那么它需要的參考數(shù)據(jù)為(4+5) X (4+5) X4=324Bytes，它的重復(fù)數(shù)據(jù)達(dá)到155Bytes。同理，如果預(yù)測(cè)16X16的亮度塊，相應(yīng)情況下其相應(yīng)所需數(shù)據(jù)和重復(fù)數(shù)據(jù)分別為441Bytes和855Bytes，此時(shí)重復(fù)數(shù)據(jù)將達(dá)到有效數(shù)據(jù)的2倍。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存管理方法及系統(tǒng)，通過(guò)盡量利用重復(fù)數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，減少數(shù)據(jù)帶寬占用及在外部存儲(chǔ)器中的換行延遲，以提高大規(guī)模粗粒度可重構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)效率，使得性能提升。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的第一種技術(shù)方案為一種基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存管理系統(tǒng)，包括流媒體處理器模塊、數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO (FirstInput First Output,先入先出隊(duì)列)模塊、數(shù)據(jù)信息緩存單元和數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊；所述流媒體處理器模塊用于解析從外部存儲(chǔ)器取得的碼流中的宏塊，生成處理該宏塊對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息條目，并將該數(shù)據(jù)信息條目輸出到數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊；所述數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊用于依次存儲(chǔ)所述流媒體處理器模塊生成的數(shù)據(jù)信息條目；所述數(shù)據(jù)信息緩存單元用于緩存從外部存儲(chǔ)器中取到的數(shù)據(jù)塊； 所述數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊用于根據(jù)數(shù)據(jù)信息FIFO模塊中的數(shù)據(jù)信息條目，判斷所需的數(shù)據(jù)信息是全部存在于數(shù)據(jù)信息緩存單元中，或者是部分存在或者是全部不存在于數(shù)據(jù)信息緩存單元中，并根據(jù)判斷結(jié)果將數(shù)據(jù)信息緩存單元中相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊形成可重構(gòu)計(jì)算單元所需的數(shù)據(jù)塊，最后發(fā)送至相應(yīng)的可重構(gòu)陣列。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊包括A個(gè)FIFO單元，其中A為不小于I的整數(shù)，每個(gè)所述FIFO單元存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù)信息條目，所述數(shù)據(jù)信息條目由所需宏塊的參考幀編號(hào)、水平和垂直位置分量與實(shí)際所需宏塊大小組成。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)信息緩存單元包含應(yīng)用雙向預(yù)測(cè)的前向和后向兩個(gè)緩存單元，分別存儲(chǔ)前向預(yù)測(cè)和后向預(yù)測(cè)參考幀數(shù)據(jù)，每個(gè)所述緩存單元中有B個(gè)數(shù)據(jù)塊，一共有2XB個(gè)數(shù)據(jù)塊優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊包括數(shù)據(jù)信息比較單元，數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)移位、拼接單元；所述數(shù)據(jù)信息比較單元用于比較數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊中的數(shù)據(jù)信息條目和數(shù)據(jù)信息緩存單元中的數(shù)據(jù)塊，如果此數(shù)據(jù)信息條目對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊在數(shù)據(jù)信息緩存單元中存在，則數(shù)據(jù)信息比較單元讀取該數(shù)據(jù)塊；如果在數(shù)據(jù)信息緩存單元中只存在所述數(shù)據(jù)塊中的部分?jǐn)?shù)據(jù)或沒(méi)有所述數(shù)據(jù)塊中的任何數(shù)據(jù)，則將相應(yīng)的命中信息發(fā)送給數(shù)據(jù)選擇器；數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)部分命中或者完全不命中信息選擇將從所述外部存儲(chǔ)器取得的數(shù)據(jù)發(fā)送給移位、拼接單元或者直接發(fā)送給數(shù)據(jù)信息緩存單元；數(shù)據(jù)移位、拼接單元，在數(shù)據(jù)部分命中時(shí)，將部分命中的數(shù)據(jù)和從外部存儲(chǔ)器取得的剩余數(shù)據(jù)拼接成可重構(gòu)陣列所需數(shù)據(jù)塊。本發(fā)明采用的第二種技術(shù)方案為一種利用如上所述基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存管理系統(tǒng)的管理方法，包括如下步驟(I)生成數(shù)據(jù)信息條目所述流媒體處理器模塊解析從外部存儲(chǔ)器取得的碼流中的宏塊，生成處理該宏塊對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息條目，并將該數(shù)據(jù)信息條目輸出到數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊；(2)查詢、讀取和替換數(shù)據(jù)信息所述數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊從數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO中取出所述數(shù)據(jù)信息條目，將該數(shù)據(jù)信息條目和數(shù)據(jù)信息緩存單元中的數(shù)據(jù)塊比較，如果此數(shù)據(jù)信息條目對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊在數(shù)據(jù)信息緩存單元中存在，則數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊讀取該數(shù)據(jù)塊；如果在數(shù)據(jù)信息緩存單元中只存在所述數(shù)據(jù)塊中的部分?jǐn)?shù)據(jù)，則保留重用數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊向外部存儲(chǔ)器發(fā)起訪問(wèn)取得剩下的數(shù)據(jù)，并將所述重用數(shù)據(jù)和剩下的數(shù)據(jù)通過(guò)移位組合成相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊；如果在數(shù)據(jù)信息緩存單元中沒(méi)有所述數(shù)據(jù)塊中的任何數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊便向外部存儲(chǔ)器控制器發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并取得該數(shù)據(jù)塊；替換數(shù)據(jù)信息時(shí)，所述數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊依據(jù)數(shù)據(jù)命中與否，優(yōu)先將所述數(shù)據(jù)信息緩存單元中與所述數(shù)據(jù)信息條目對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊不符的數(shù)據(jù)替換；(3)發(fā)送數(shù)據(jù)信息所述數(shù)據(jù)信息緩存控制器將讀取的數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)信息依次發(fā)送給相應(yīng)的可重構(gòu)陣列；(4)重復(fù)步驟(I)至步驟(3)，直至所有數(shù)據(jù)信息條目對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊都發(fā)送完畢。有益效果本發(fā)明利用預(yù)先解析的宏塊數(shù)據(jù)信息，對(duì)數(shù)據(jù)緩存分為完全不命中、部分命中和完全不命中分開(kāi)處理，將數(shù)據(jù)進(jìn)行最大程度上的重用，減少了數(shù)據(jù)帶寬的占用，減少了對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問(wèn)次數(shù)，提高了大規(guī)模粗粒度可重構(gòu)系統(tǒng)的性能。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的媒體處理可重構(gòu)系統(tǒng)中基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中所示的媒體處理可重構(gòu)系統(tǒng)中基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存中的數(shù)據(jù)緩存控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1所示的媒體處理可重構(gòu)系統(tǒng)中基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存中數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊內(nèi)數(shù)據(jù)信息條目的說(shuō)明示意圖；圖4為圖1所示的媒體處理可重構(gòu)系統(tǒng)中基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存中數(shù)據(jù)信息緩存單元內(nèi)數(shù)據(jù)塊的說(shuō)明示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例所述的媒體處理可重構(gòu)系統(tǒng)中基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存的管理方法的流程圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例所述的媒體處理可重構(gòu)系統(tǒng)中基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存的管理方法中對(duì)于更新數(shù)據(jù)緩存單元中數(shù)據(jù)塊的流程圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例所述的媒體處理可重構(gòu)系統(tǒng)中基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存結(jié)構(gòu)應(yīng)用連接圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。如圖1所示，媒體處理可重構(gòu)系統(tǒng)中基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存結(jié)構(gòu)，包括流媒體處理器模塊用于解析從外部存儲(chǔ)器取得的碼流中的宏塊，生成處理該宏塊對(duì)應(yīng)的宏塊層數(shù)據(jù)信息，并將該宏塊層數(shù)據(jù)信息輸出到數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊；數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊用于依次存儲(chǔ)上述流媒體處理器模塊生成的數(shù)據(jù)信息條目；數(shù)據(jù)信息緩存單元(簡(jiǎn)稱“數(shù)據(jù)緩存單元”)用于緩存從外部存儲(chǔ)器中取到的數(shù)據(jù)信息塊(簡(jiǎn)稱“數(shù)據(jù)塊”);數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊用于根據(jù)數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊中的數(shù)據(jù)信息條目，判斷所需的數(shù)據(jù)信息是否存在于數(shù)據(jù)信息緩存單元中，或者是部分存在于數(shù)據(jù)信息緩存單元中，或者完全不存在于數(shù)據(jù)信息緩存單元中。并通過(guò)比較結(jié)果將數(shù)據(jù)信息緩存單元中相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行移位組合等操作形成可重構(gòu)計(jì)算單元所需的數(shù)據(jù)信息塊，最后發(fā)送至相應(yīng)的可重構(gòu)陣列。如圖2所示，數(shù)據(jù)信息緩存控制器(簡(jiǎn)稱“數(shù)據(jù)緩存控制器”)模塊，包括比較，移位拼接及數(shù)據(jù)選擇單元。數(shù)據(jù)緩存控制器通過(guò)比較數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊中的條目和數(shù)據(jù)信息緩存單元中的數(shù)據(jù)信息得出相應(yīng)的命中信息，然后將相應(yīng)的控制信息發(fā)送給數(shù)據(jù)選擇單元，移位、拼接單元及外部存儲(chǔ)器。如果此條目對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊在數(shù)據(jù)緩存單元中存在，則數(shù)據(jù)緩存控制器讀取該數(shù)據(jù)塊，將其發(fā)送至可重構(gòu)計(jì)算陣列；如果只有部分命中，則保留重用數(shù)據(jù)，向外部存儲(chǔ)器發(fā)起訪問(wèn)取得剩下數(shù)據(jù)塊，并將兩者通過(guò)移位拼接組合成相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊并且存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)信息緩存單元中；如果完全不命中，數(shù)據(jù)緩存控制器便向外部存儲(chǔ)器發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，取得該數(shù)據(jù)塊將其發(fā)送至可重構(gòu)計(jì)算陣列并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)信息緩存單元中。如圖3所示，數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊,包含A個(gè)FIFO單元,每個(gè)FIFO單元由包括所需宏塊的參考幀編號(hào)P0C，水平和垂直位置分量(X，y)，實(shí)際所需宏塊大小(MXN，M代表宏塊寬度，N代表宏塊的高度)這三者形成的數(shù)據(jù)信息條目(簡(jiǎn)稱“條目”)，用entry表示。如圖4所示，數(shù)據(jù)信息緩存單元，包含雙向預(yù)測(cè)的前向和后向兩個(gè)緩存單元，每個(gè)緩存單元中有B個(gè)數(shù)據(jù)塊，一共有2XB個(gè)數(shù)據(jù)塊。每個(gè)緩存單元都是由具體的數(shù)據(jù)塊組成。參數(shù)A、B都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出具體的數(shù)值，使得收益率最好。如圖5所示，數(shù)據(jù)信息緩存的管理方法，生成數(shù)據(jù)信息條目所述流媒體處理器模塊解析從外部存儲(chǔ)器取得的碼流中的宏塊，生成處理該宏塊對(duì)應(yīng)的宏塊層數(shù)據(jù)信息，并將該宏塊層數(shù)據(jù)信息輸出到數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊；查詢、讀取和替換數(shù)據(jù)信息如圖6所示，所述數(shù)據(jù)緩存控制器從數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO中取出一個(gè)條目，將該條目中的內(nèi)容與數(shù)據(jù)緩存單元中的數(shù)據(jù)塊比較，如果此條目對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊在數(shù)據(jù)緩存單元中存在，則數(shù)據(jù)緩存控制器讀取該數(shù)據(jù)塊；如果只有部分命中，則保留重用數(shù)據(jù)，向外部存儲(chǔ)器發(fā)起訪問(wèn)取得剩下數(shù)據(jù)塊，并將兩者通過(guò)移位組合成相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊；如果完全不命中，數(shù)據(jù)緩存控制器便向外部存儲(chǔ)器控制器發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并取得該數(shù)據(jù)塊。替換數(shù)據(jù)信息時(shí)，數(shù)據(jù)緩存控制器會(huì)依據(jù)數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊中的條目選擇出數(shù)據(jù)緩存單元中接下來(lái)一段時(shí)間不用的數(shù)據(jù)信息，將其替換。發(fā)送數(shù)據(jù)信息所述數(shù)據(jù)緩存控制器將讀取的完整數(shù)據(jù)塊依次發(fā)送給相應(yīng)的可重構(gòu)陣列。重復(fù)上述步驟，直至所有數(shù)據(jù)信息條目對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊都發(fā)送完畢。三個(gè)階段的運(yùn)轉(zhuǎn)方式為流水線方式，從而充分利用了數(shù)據(jù)信息緩存的資源，提高了大規(guī)模粗粒度可重構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。如圖7所示，H. 264協(xié)議的高清數(shù)字視頻解碼(H. 2641080pi30fps HiPiLevel4)采用了本發(fā)明所提出的媒體處理可重構(gòu)系統(tǒng)中基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存結(jié)構(gòu)及管理方法，能夠?qū)崿F(xiàn)H. 2641080pi30fps HiPiLevel4的高清視頻解碼要求。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括用作主控器的ARM7TDMI處理器、數(shù)據(jù)信息緩存結(jié)構(gòu)、可重構(gòu)陣列、自定義外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)接口、外部存儲(chǔ)器。選擇具有小型、快速、低能耗、編譯器支持好等優(yōu)點(diǎn)的ARM7TDMI處理器作為主控CPU，用于控制系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)度；數(shù)據(jù)信息緩存通過(guò)64bit的自定義外部存儲(chǔ)器接口總線與外部存儲(chǔ)器相連接，外部存儲(chǔ)器選用最常用的嵌入式外部存儲(chǔ)器DDR SDRAM,具有良好的性價(jià)比以及能耗比；可重構(gòu)計(jì)算單元共有兩個(gè)，每個(gè)中有8個(gè)可重構(gòu)陣列，每個(gè)可重構(gòu)陣列均含有8X8個(gè)計(jì)算單元。對(duì)于該驗(yàn)證系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)的流處理器每次生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息條目，數(shù)據(jù)信息條目包括三部分，其寬度為31bit,參考巾貞編號(hào)為8bit,水平和垂直分量分別為6bit和7bit，宏塊的寬度和高度都為5bit。數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊包含256個(gè)FIFO單元，其總大小為IK Bytes。數(shù)據(jù)信息緩存模塊包含32個(gè)cache塊，每個(gè)cache塊中數(shù)據(jù)大小為16xl6bit。對(duì)于驗(yàn)證系統(tǒng)，以沒(méi)有加入該數(shù)據(jù)信息緩存結(jié)構(gòu)為對(duì)比試驗(yàn)，也就是直接從外部存儲(chǔ)器中取得數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用此本發(fā)明提出的數(shù)據(jù)信息緩存結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息緩存管理方法，系統(tǒng)對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問(wèn)次數(shù)減少30%左右，帶寬節(jié)省45%左右，使得整個(gè)性能提升40%左右。
權(quán)利要求
1.一種基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存管理系統(tǒng)，包括流媒體處理器模塊、數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊、數(shù)據(jù)信息緩存單元和數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊； 所述流媒體處理器模塊用于解析從外部存儲(chǔ)器取得的碼流中的宏塊，生成處理該宏塊對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息條目，并將該數(shù)據(jù)信息條目輸出到數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊； 所述數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊用于依次存儲(chǔ)所述流媒體處理器模塊生成的數(shù)據(jù)信息條目； 所述數(shù)據(jù)信息緩存單元用于緩存從外部存儲(chǔ)器中取到的數(shù)據(jù)塊； 所述數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊用于根據(jù)數(shù)據(jù)信息FIFO模塊中的數(shù)據(jù)信息條目，判斷所需的數(shù)據(jù)信息是全部存在于數(shù)據(jù)信息緩存單元中，或者是部分存在或者是全部不存在于數(shù)據(jù)信息緩存單元中，并根據(jù)判斷結(jié)果將數(shù)據(jù)信息緩存單元中相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊形成可重構(gòu)計(jì)算單元所需的數(shù)據(jù)塊，最后發(fā)送至相應(yīng)的可重構(gòu)陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存管理系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊包括A個(gè)FIFO單元，其中A為不小于I的整數(shù)，每個(gè)所述FIFO單元存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù)信息條目，所述數(shù)據(jù)信息條目由所需宏塊的參考幀編號(hào)、水平和垂直位置分量與實(shí)際所需宏塊大小組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存管理系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)信息緩存單元包含應(yīng)用雙向預(yù)測(cè)的前向和后向兩個(gè)緩存單元，分別存儲(chǔ)前向預(yù)測(cè)和后向預(yù)測(cè)參考幀數(shù)據(jù)，每個(gè)所述緩存單元中有B個(gè)數(shù)據(jù)塊，一共有2XB個(gè)數(shù)據(jù)塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存管理系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊包括數(shù)據(jù)信息比較單元，數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)移位、拼接單元；所述數(shù)據(jù)信息比較單元用于比較數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊中的數(shù)據(jù)信息條目和數(shù)據(jù)信息緩存單元中的數(shù)據(jù)塊，如果此數(shù)據(jù)信息條目對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊在數(shù)據(jù)信息緩存單元中存在，則數(shù)據(jù)信息比較單元讀取該數(shù)據(jù)塊；如果在數(shù)據(jù)信息緩存單元中只存在所述數(shù)據(jù)塊中的部分?jǐn)?shù)據(jù)或沒(méi)有所述數(shù)據(jù)塊中的任何數(shù)據(jù)，則將相應(yīng)的命中信息發(fā)送給數(shù)據(jù)選擇器；數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)部分命中或者完全不命中信息選擇將從所述外部存儲(chǔ)器取得的數(shù)據(jù)發(fā)送給移位、拼接單元或者直接發(fā)送給數(shù)據(jù)信息緩存單元；數(shù)據(jù)移位、拼接單元，在數(shù)據(jù)部分命中時(shí)，將部分命中的數(shù)據(jù)和從外部存儲(chǔ)器取得的剩余數(shù)據(jù)拼接成可重構(gòu)陣列所需數(shù)據(jù)塊。
5.一種利用如權(quán)利要求1所述基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存管理系統(tǒng)的管理方法，包括如下步驟 (1)生成數(shù)據(jù)信息條目所述流媒體處理器模塊解析從外部存儲(chǔ)器取得的碼流中的宏塊，生成處理該宏塊對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息條目，并將該數(shù)據(jù)信息條目輸出到數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊； (2)查詢、讀取和替換數(shù)據(jù)信息所述數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊從數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO中取出所述數(shù)據(jù)信息條目，將該數(shù)據(jù)信息條目和數(shù)據(jù)信息緩存單元中的數(shù)據(jù)塊比較，如果此數(shù)據(jù)信息條目對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊在數(shù)據(jù)信息緩存單元中存在，則數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊讀取該數(shù)據(jù)塊；如果在數(shù)據(jù)信息緩存單元中只存在所述數(shù)據(jù)塊中的部分?jǐn)?shù)據(jù)，則保留重用數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊向外部存儲(chǔ)器發(fā)起訪問(wèn)取得剩下的數(shù)據(jù)，并將所述重用數(shù)據(jù)和剩下的數(shù)據(jù)通過(guò)移位組合成相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊；如果在數(shù)據(jù)信息緩存單元中沒(méi)有所述數(shù)據(jù)塊中的任何數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊便向外部存儲(chǔ)器控制器發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并.取得該數(shù)據(jù)塊；替換數(shù)據(jù)信息時(shí)，所述數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊依據(jù)數(shù)據(jù)命中與否，優(yōu)先將所述數(shù)據(jù)信息緩存單元中與所述數(shù)據(jù)信息條目對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊不符的數(shù)據(jù)替換； (3)發(fā)送數(shù)據(jù)信息所述數(shù)據(jù)信息緩存控制器將讀取的數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)信息依次發(fā)送給相應(yīng)的可重構(gòu)陣列； (4)重復(fù)步驟(I)至步驟(3)，直至所有數(shù)據(jù)信息條目對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊都發(fā)送完畢。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存管理系統(tǒng)，包括流媒體處理器模塊、數(shù)據(jù)信息預(yù)取FIFO模塊、數(shù)據(jù)信息緩存單元和數(shù)據(jù)信息緩存控制器模塊。本發(fā)明還公開(kāi)了一種利用如上所述基于預(yù)先解碼分析的數(shù)據(jù)信息緩存管理系統(tǒng)的管理方法。本發(fā)明通過(guò)盡量利用重復(fù)數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，減少數(shù)據(jù)帶寬占用及在外部存儲(chǔ)器中的換行延遲，以提高大規(guī)模粗粒度可重構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)效率，使得性能提升。
文檔編號(hào)G06F12/08GK103034455SQ20121053599
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者曹鵬, 劉波, 蔣輝雁, 齊志, 楊錦江, 楊軍, 時(shí)龍興 申請(qǐng)人:東南大學(xué)