基于TTA的可配置处理器研究与设计

论文摘要

ASIP(application specific instruction processor)是一种适用于数字信号处理领域的处理器。荷兰Delft University of Technology第一个提出TTA结构并设计出基于TTA体系结构可配置处理器以及一套半自动化的设计工具,Move Framework,用来进行ASIP的开发。本设计以Move Framework这套开发工具为基础,分别针对音视频领域的DCT变换和针对通信领域的FFT变换算法进行优化设计。目标是设计出一个可以对两种算法均有优化的处理器核。通过对设计出的处理器核的性能评估表明,处理器核对DCT32变换和FFT1024均展现出有很好的性能并且具有面积小和功耗少的优点。另外,Move Framework还可以设计专用功能单元加速对应的算法。本设计分别针对不同的算法设计出一些优化的功能模块。通过仿真结果表明,加入专用功能单元后的性能相比较未加入设计的专用功能单元的性能有很大的提升。本论文研究出可以找到一种对于多种算法在一个处理器核内实现的设计方法。通过这个方法就可以在TTA的架构上面实现比较复杂的算法并优化这些算法。例如AVS等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究方案
• 1.3 论文结构
• 1.4 本章小结
• 第二章 TTA 相关概念和 Move Framework
• 2.1 TTA 的概念
• 2.1.1 从VLIW 到TTA
• 2.1.2 TTA 架构的软件特点
• 2.1.3 TTA 架构的硬件特点
• 2.2 Move Framework
• 2.2.1 软件子系统
• 2.2.2 硬件子系统
• 2.2.3 系统优化工具
• 2.3 设计流程和专用处理单元（Special Function Unit）设计
• 2.3.1 设计流程（Design Flow）
• 2.3.2 专用处理单元设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 常用数字信号处理算法
• 3.1 DCT 变换原理
• 3.1.1 DCT 变换概念
• 3.1.2 H.264 中的DCT 变换
• 3.2 离散傅立叶变换概念
• 3.3 快速傅立叶变换算法
• 3.3.1 Cooley-Turkey 算法
• 3.3.2 基2 算法
• 3.3.3 基4 算法
• 3.3.4 其他快速傅立叶算法
• 3.4 本章小结
• 第四章 常用数字信号处理算法在TTA 下的实现
• 4.1 整数余弦变换在触发传输体系下的实现
• 4.1.1 加减法专用功能单元
• 4.1.2 乘法移位器专用功能单元
• 4.2 传输触发架构下实现快速傅立叶变换
• 4.2.1 复数乘法和复数加法
• 4.2.2 地址生成
• 4.3 多种算法在传输触发体系下的设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 处理器架构设计
• 5.1 Move Framework 系统设计工具
• 5.2 TTA 处理器设计
• 5.2.1 针对DCT32 算法的设计
• 5.2.2 针对FFT1024 算法的设计
• 5.3 TTA 处理器的优化
• 5.3.1 针对DCT32 算法的处理器优化设计
• 5.3.2 针对FFT1024 算法的处理器优化设计
• 5.4 FFT 与DCT 处理器核设计
• 5.4.1 算法分析
• 5.4.2 DCT 在FFT 上的优化设计
• 5.5 小结
• 第六章 系统验证与性能比较
• 6.1 处理器核硬件设计
• 6.1.1 Move Core generator
• 6.1.2 针对DCT 和FFT 的处理器核
• 6.2 系统验证与性能评价
• 6.2.1 已有FFT 处理器
• 6.2.2 与通用处理器的性能比较
• 6.3 小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文