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《山东科技大学》 2017年
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H.264视频众核解码研究及在定制众核虚拟平台上的实现

陈稳  
【摘要】:视频编解码技术在数字高清电视、网络流媒体、视频通信等领域广泛应用,目前主流的标准是2003.3正式发布的H.264/AVC与2013.1正式发布的HEVC/H.265。现存大量H.264标准的视频文件,且相较HEVC, H.264的解码算法复杂度更低一些,本文选择H.264众核解码做为研究起点。H.264标准为保证高画质、低码率,需要进行大量的计算,目前H.264解码方案主要有高性能CPU/DSP方案、硬件加速专用模块、专用ASIC芯片/FPGA方案、多核(2/4核、ARM+DSP结构)方案,各方案在性能、功耗、灵活性方面各有优缺点。本文面向H.264视频解码应用,研究高性能、低功耗、高灵活性的H.264视频众核(16核及以上)解码实现方案,探索解决H.264众核解码中的关键技术问题,所得结果亦可用于H.265及其他视频标准。目标众核平台是由MCVP-NoC系统构建生成的虚拟平台。MCVP-NoC是自行设计的支持定制NoC (Networks-on-Chip,片上网络)的多核虚拟平台建模工具,它采用“SystemC + TLM2.0 + OVP”工具构建,MCVP-NoC生成的虚拟平台能运行实际程序,支持真实应用驱动,可用于项目早期软件开发、调试,系统架构探索,以及性能、功耗、面积评估等。本文的主要工作有:(1)分析H.264解码计算性能瓶颈;(2) H.264解码的任务划分与众核映射。先按解码流程进行任务划分,采用“码流分析、slice解码、滤波、输出”四级流水,再对解码流程各部分按计算量划分,进行多核并行加速。(3)构建众核虚拟平台,用其运行H.264众核解码程序,评测性能。众核系统采用4x4 2D mesh结构,共16个处理器节点,每个节点含1个orlk处理器、32M字节指令存储器、32M字节数据存储器,所有节点共享1个256M字节shared-memory。该模型可运行实际H.264解码代码,能定量分析性能,可用于系统架构优化、片上存储需求分析,存储方案优化;能定量分析核间通信流量,可用于指导核间NoC互联结构与链路带宽设计。
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN919.81

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