（電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)論文）基于“銀河飛騰”dsp的視頻采集子系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t y 狂呵 d 4 bi san e wg e n e r a t i o no f3 2 一b i tf i x e dp o i n td s pc h i pd e s i g n e db y c o m p u t e rs c h o o lo fn a t i o n a lu n i v e r s i t yo fd e f e n s et e c h n o l o g y 1 1 圮d e v e l o p m e n to f t h ey h f r d 4 bb a s e dv i d e oc a p t u r es u b s y s t e m sc a l lp u s hg r e a t l yt h ea p p l i c a t i o no f 叩 d 4 b m e a n w h i l e t h ev i d e os y s t e mh a sb e c o m eap o p u l a ra p p l i c a t i o ni nt h e d e v e l o p m e n to fe m b e d e ds y s t e ma n di t sai n d i s p e n s a b l ep a r t si nt h em u l t i m e d i a i n f o r m a t i o np r o c e s s i n g a n dw i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ev i d e ot e c h n o l o g ya n dt h e i n c r e a s eo ft h er e q u i r e m e n t i tb c o o m e m o r ea n dm o r en e c e s s a r yt oh a v ea l la dh o c v i d e os i g n a lp r o c e s s i n gc h i p t h e r ea r et w og o a l so ft h et a s lf i r s ti st h ed e s i g na n dd e b u g g i n go ft h e y h f t d 4 bb a s e dm p e g 4v i d e oc a p t u r es u b s y s t e m w h i c he m p l o y e dt h ec a l s s i c s l m c t u r ed s p f p g a s e c o n d l y u s i n gr i p ee x p e t i e n c 君o f t h ev i d e od s p c h i pd e s i g nf o r r e f e r e n c e t h et h e s i sw i l ld e s i g na n dv a l i d a t et h eo n c h j pv i d e oc a p t u r es u b s y s t e mo ft h e y h f r v d s p c h i p f i r s t l y t h et h e s i si n t r o d u c e dt h ec u r r e n ts o l u t i o n so f t h ev i d e oa p p l i c a t i o ns y s t e m s a n a l y s e dt h ea d v a n t a g eo ft h ed s p f p g ai m p l e m e n t a t i o ns t r u c t u r e b r i e f l ya c c o u n t e d t h em o t h e rb o a r do ft h ey h f t d 4 bb a s e dm p e g 4v i d e oc a p t u r es u b s y s t e m s h t h e n t h et h es u b m o d u l e sd e s i g no ft h es y s t e mi se x p a t i a t e d t h r o u gd e b u g g i n g i t sf o u n d t h a tt h ed e s i g nc a ns u f f i c i e n c t l ym a k eu s eo ft h ea d v a n t a g eo ft h ed s pa n df p g a a n d t h ew h o l es u b s y t c mw o r k sw e l la n di t si n t e r f a c ei sc o m p a t i b l e s e c o n d l y t h et h e s i sa n a l y s e dt h es h o r t a g eo f t h ec u r r e n ts o l u t i o na n dt h ea d v a n t a g e o ft h ey h f t v d s p a n ds t u d i e dal o to f t e e h n 0 1 0 9 ys t a n d a r d sa n dl i t e r a t u r e b a s e do n t h a t t h et h e s i sp u tf o r w a r dad e s i g ns c h e m eo ft h eo n c h i pv i d e oc a p t u r es u b s y s t e m t h e n t h ei m p l e m e n t a t i o no fs u b m o d u l e si sp r e s e n t e di nl e n g t h a tl a s t t h ed e s i g ni s s y n t h e s i z e da n do p t i m i z e db a s e do nx i l i n xf p g a n 圮t e s t i n gc o d ei sp r o g r a m m e dt o e v a l i d a t et h ed e s i g no nf p g a a sar e s u l t t h eo n c h i pv i d e oc a p t u r es u b s y s t e mo f y h f t v d s pc a l lb ec o m p a t i b l ew i t hm a n yv i d e oi n t e r f a c es t a n d a r d s u p p o r ts d h 1 3 v i d e oi m a g e c a p t u r ea n dp r e p r o c e s s i n ga n dc a l ld e a lw i t hm a n yv i d e of o r m a t i fa p p l i e d t 0m ev i d e oa p p l i c a t i o n s m ey h f t v d s pc a nl a r g e l yi n c r e a s et h eq u a l i t yo fv i d e o s y s t e m s s h o r t e nt h ed e v e l o p m e n tt i m ea n dt h et i m e t o m a r k e to ft h ep r o d u c t a n d r e d u c et h ec o s to f a p p l i c a t i o ns y s t e m k e yw o r d s y h f t d 4 b y h f t v d s pv i d e oc a p t u r e f u n c t i o n a le v a l i d a t i o nd s pf p g a 第n 頁 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 圖目錄 圖1 1 圖1 2 圖2 1 圖2 2 圖2 3 圖2 4 圖2 5 圖2 6 圖2 7 圖2 8 圖2 9 圖2 1 0 圖2 1 l 圖2 1 2 圖2 1 3 圖2 1 4 圖2 1 5 圖2 1 6 圖2 1 7 圖3 1 圖3 2 圖3 3 圖3 4 圖3 5 圖3 6 圖3 7 圖3 8 圖3 9 圖4 1 圖4 2 圖4 3 圖4 4 通用d s p f p g a 實現(xiàn)方案示意圖 6 視頻數(shù)字信號處理器的實現(xiàn)方案示意圖 6 基于 銀河飛騰 d 4 b 的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)系統(tǒng)框圖 9 基于 銀河飛騰 d 4 b 的姍e g 4 視頻采集系統(tǒng)硬件框圖 1 0 銀河飛騰 d 4 b 結(jié)構(gòu)框圖 1 1 基本的s p a r t a a r m l l e 家族f p g a 框圖 s l 1 3 m p e g 4 支持的碼率與相應(yīng)功能集之間關(guān)系的示意圖 1 5 f p g a 邏輯功能模塊示意圖 1 2 c 總線的數(shù)據(jù)傳輸 1 9 f c 總線控制流程圖 視頻接口模塊框圖 2 2 4 2 0 采樣格式 2 2 4 2 2 到4 2 0 轉(zhuǎn)換方案 2 3 乒乓機(jī)制的典型操作方法 2 4 s d r a m 控制器與用戶和優(yōu)i 的關(guān)系 2 5 s d r a m 控制器各模塊接口 一2 6 狀態(tài)機(jī)簡圖 2 6 e m i f 異步讀時序 帶r e a d y 操作 2 7 環(huán)形緩沖結(jié)構(gòu) 視頻采集窗口及其參數(shù) 片上視頻采集子系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)圖 3 3 f i r 濾波器z 域塊圖 3 6 色度重采樣示意圖 3 7 1 2c o s i t e d 尺度變換示意圖 3 7 1 2s c a l i n g 帶色度重采樣示意圖 3 7 數(shù)據(jù)封裝方法 3 8 s d h d 模式f i f o 配置 一 3 8 r a w 模式f i f o 配置 3 9 片上視頻采集子系統(tǒng)寄存器模塊整體結(jié)構(gòu) 4 l 垂直計數(shù)器 v c o u n t 復(fù)位點 水平同步模式0 和1 水平同步模式2 和3 4 7 第v 頁 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 圖4 5 場1 檢測邏輯 4 8 圖4 6 移位加法分布式算法結(jié)構(gòu) 4 9 圖4 7 分布式算法的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖 4 9 圖4 8 不需要邊緣復(fù)制的采集窗口設(shè)置 5 0 圖4 9 異步f i f o 的一般結(jié)構(gòu) 5 0 圖4 1 0 一個實例 自然自然二進(jìn)制碼作讀 寫指針存在的危險 5 i 圖4 1 l一個典型的g r a y 碼計數(shù)器 5 2 圖4 1 2 采用g r a y 碼之后的控制結(jié)構(gòu) 5 2 圖4 1 3 異步時鐘和同步失敗例子 5 3 圖4 1 4 兩級鎖存器構(gòu)成的同步器 5 4 圖4 1 5e d m a 讀接口緩沖基本結(jié)構(gòu) 5 5 圖5 1典型的f p g a 設(shè)計流程 5 6 圖5 2 兩種不同的設(shè)計劃分 5 8 圖5 3 代碼風(fēng)格對綜合的影響 5 8 圖5 4 p i p e l i n i n g 向乘法器r r o m 中插入寄存器 1 3 5 9 圖5 5 r e t i m i n g 的一個例子 1 3 1 5 9 圖5 6 模擬系統(tǒng)的組成 6 3 圖5 7 銀河飛騰 v d s p 片上視頻采集子系統(tǒng)模擬測試結(jié)構(gòu) 6 4 圖附錄b 1 并行接口標(biāo)準(zhǔn) 一7 2 圖附錄b 2b t 6 5 6 s m p t e1 2 5 m 并行接口標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式 7 3 圖附錄b 3b t 1 1 2 0 s m p t e2 7 4 m 并行接口標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式 7 3 圖附錄b 41 6 位4 2 2 y c b c r 數(shù)據(jù)格式 7 4 圖附錄b 58 位4 2 2 y c b c r 數(shù)據(jù)格式 7 4 圖附錄b 6h s y n c 和v s y n c 的典型關(guān)系 7 5 圖附錄b 7v m i 接口h r e f 和 地f 的典型時序關(guān)系 7 6 第 頁 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 表目錄 表2 1s d r a m 配置情況 1 4 表2 2s a a 7 1 1 4 h 寄存器配置結(jié)果 2 0 表2 3s a a 7 11 4 h 寄存器配置結(jié)果續(xù) 2 l 表3 1 片上視頻采集子系統(tǒng)引腳配置表 3 0 表3 2 系統(tǒng)中斷描述 3 2 表3 3 各模塊功能簡述 3 3 表4 1 寄存器存儲器地址映射表 表4 2 視頻控制寄存器部分字段的說明 4 2 表4 3 片上視頻采集子系統(tǒng)狀態(tài)寄存器部分字段簡要說明 4 2 表4 4 視頻接口采集確定和通知機(jī)制 4 3 表4 5 垂直同步模式編碼 表4 6 水平同步模式選擇 4 6 表4 7 場檢測方法控制編碼 4 7 表附錄b 1專業(yè)視頻并行 串行接口標(biāo)準(zhǔn) 7 1 表附錄b 2 視頻定時參考代碼 8 位模式 7 2 表附錄b 3保護(hù)位與f v h 的編碼關(guān)系 7 3 第1 v 頁 獨創(chuàng)性聲明 本人聲暇所呈交的學(xué)位論文是我本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研 究成果 盡我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外 論文中不包含其他人已 經(jīng)發(fā)表和撰寫過的研究成果 也不包含為獲得國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué) 位或證書而使用過的材料 與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文 中作了明確的說明并表示謝意 學(xué)位論文題目 墓主 自鯉魚盛 挈亟壘魚嵫丕釜 f 幽 學(xué)位論文作者簽名 秘 硝整出1 日期 年廠月 2 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本人完全了解國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 本人授權(quán)國 防科學(xué)技術(shù)大學(xué)可以保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子文檔 允 許論文被查閱和借闋 可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索 可以采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存 匯編學(xué)位論文 保密學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書 學(xué)位論文題目 塹 壘堡鹼盤睦 垡挈幽霪霹坌至毪釁 學(xué)位論文作者簽名 秘 曲型1 日期 多一g 年 月形日 作者指導(dǎo)教師簽名 鞫圭 啦一 日期 矽礦占年了月 z 日 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 銀河飛騰 d 4 b 是國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計算機(jī)學(xué)院自主設(shè)計研制的新一代高 性能3 2 位定點數(shù)字信號處理器芯片 應(yīng)用目標(biāo)是無線基站 a d s l 雷達(dá) 圖像 及多媒體信息處理等高性能數(shù)字信號處理 目前 視頻系統(tǒng)已經(jīng)成為了嵌入式開 發(fā)中非常熱門的應(yīng)用 是多媒體信息處理不可缺少的部分 因此開發(fā)基于 銀河 飛騰 d 4 b 的視頻應(yīng)用系統(tǒng)可以極大的推進(jìn)芯片的應(yīng)用市場 另外 隨著視頻技 術(shù)的進(jìn)步和需求的增長 專用視頻數(shù)字信號處理器芯片已經(jīng)變得非常必要 國外 在此方面已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品上市而國內(nèi)尚屬空白 因此 開發(fā)這樣一款專用視頻 數(shù)字信號處理器芯片能夠彌補(bǔ)國內(nèi)空白 推進(jìn)國內(nèi)高效廉價視頻應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā) 和芯片設(shè)計技術(shù)的進(jìn)步 1 1 d s p 在數(shù)字視頻領(lǐng)域的應(yīng)用 d s p 是數(shù)字信號處理器的簡稱 在全球的數(shù)字化浪潮中 d s p 以其高性能和 軟件可編程等特點 長期對數(shù)字媒體處理起到了積極的推動作用 最初d s p 的應(yīng) 用在于專業(yè)數(shù)據(jù)通信和語音處理 各種專用調(diào)制解調(diào)器 聲碼器 數(shù)據(jù)加密機(jī)初 步獲得市場 其后d s p 應(yīng)用擴(kuò)展到廣泛的民用產(chǎn)品 諸如硬盤驅(qū)動器 通用調(diào)制 解調(diào)器 數(shù)字答錄機(jī) 無線通信終端 九十年代中d s p 在數(shù)字g s m 手機(jī)應(yīng)用和 無線基站應(yīng)用中都獲得了巨大的成功 與此同時 d s p 開始全面拓展到新興應(yīng)用 并在寬帶通信 數(shù)字控制 數(shù)字音頻 數(shù)字視頻等眾多市場全球 有資料顯示 自從2 0 0 4 年消費類電子首次取代通信設(shè)備成為嵌入式系統(tǒng)的第 一大應(yīng)用以來 它的地位一直沒有動搖過 而數(shù)字視頻是驅(qū)動消費類電子應(yīng)用增 長的主要因素之一 視頻應(yīng)用不但是數(shù)字電視 d t v 口t v i p 可視電話 數(shù)字 機(jī)頂盒 s t b 的基本功能 而且正在快速滲透到手機(jī) p d a 等移動設(shè)備中 各種編 解碼技術(shù)的快速發(fā)展推動了數(shù)字視頻應(yīng)用的普及 使通過有線 無線網(wǎng)絡(luò)傳播音視 頻內(nèi)容成為可能 數(shù)字視頻的發(fā)展 是隨著數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展而發(fā)展 它將經(jīng)歷數(shù)字化 網(wǎng) 絡(luò)化和智能化的步驟發(fā)展 并且由此帶來無限的商機(jī) 數(shù)字化的階段其實就是一 個標(biāo)準(zhǔn)化的階段 今天 除了傳統(tǒng)的d v m p e g 1 和m e p g 2 音頻和視頻壓縮標(biāo) 準(zhǔn) 又出現(xiàn)了以h 2 6 4 m p e g 4a v c a v s 和w m v 9 編碼技術(shù)為代表的新生代 視頻編碼技術(shù) 他們能夠提供更高的視頻壓縮比以及更高水準(zhǔn)的視頻質(zhì)量 極大 的推進(jìn)的嵌入式視頻應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展 m p e g 4 一能提供比m p e g 2 高1 5 2 倍的壓縮比 并能支持交互性 第1 頁 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 但是由于其復(fù)雜性 l v l p e g 4 并沒有能夠得到廣泛的接受 更多的人愿意 等待新的視頻編解碼器h 2 6 4 的出現(xiàn) h 2 也稱為m p e g 4 第l o 部分 能夠提供比m p e g 2 高2 3 倍的視 頻壓縮比 隨著編碼器得越來越好以及h 2 6 4 提供的可用的工具的增多 在壓縮比和圖像質(zhì)量上的進(jìn)步仍可期待 在吸取m p e g 4 的教訓(xùn)以后 h 2 6 4 針對低成本單芯片的解決方案作了優(yōu)化 s l v l p t ev c 9 m i c r o s o f t t mw i n d o w sm e d i a t mv i d e o9 或w m 卜這 種視頻編解碼器也能夠提供比m p e g 2 高2 3 倍的壓縮比 同樣 隨著編 碼器的提高 壓縮比和圖像質(zhì)量的更進(jìn)一步提高也是值得期待的 a v s a d w a u c e dv i d e oc o d i n gs t a n d a r d 卜一這是我國自主研制的具有自 主知識產(chǎn)權(quán)的音頻視頻標(biāo)準(zhǔn) 其壓縮率比是m p e g 2 的2 3 倍 復(fù)雜度低 于m e p g q a v c 并且圖像質(zhì)量好于m p e g 2 傳送高清電視帶寬占遠(yuǎn)遠(yuǎn) 低于m p e g 2 隨著標(biāo)準(zhǔn)的完善 其壓縮效率和圖像質(zhì)量還會有很大的提 高 前景十分看好 據(jù)悉 數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)在中國仍是一個的市場熱點 2 0 0 5 國內(nèi)需求已經(jīng)突破一 百萬路 幾年來數(shù)字系統(tǒng)已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)模擬系統(tǒng) 而2 0 0 5 年基于m p e g 4 的 數(shù)字系統(tǒng)又全面取代m p e g i 系統(tǒng) 國內(nèi)已經(jīng)有領(lǐng)先廠商應(yīng)用d s p 推出基于h 2 6 4 的數(shù)字系統(tǒng)并投入市場 在早期的m p e g l 類產(chǎn)品中 視頻有專用芯片 d s p 只 處理語音 而在m p e g 4 及h 2 6 4 類產(chǎn)品中d s p 全面完成視頻和語音處理工作 相 比較a s i c 而言 數(shù)字監(jiān)控行業(yè)在d s p 平臺上進(jìn)行視頻產(chǎn)品開發(fā)有以下幾方面的 優(yōu)勢 第一 用戶開發(fā)自由度更大 支持多種個性化開發(fā) 可以滿足市場不斷提 出的新的要求 在第一時間提升產(chǎn)品性能 增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭能力 第二 d s p 處 理能力強(qiáng) 可以在一個d s p 上同時實現(xiàn)多路音視頻信號的壓縮處理 同時為了及 時滿足應(yīng)用的需要 還提供了很多視頻專用功能 比如視頻濾波 d e i n t e r l a c e 處 理 高分辨顯示輸出 o s d 功能等 甚至象網(wǎng)絡(luò)接口 d e 接口都成為了視頻d s p 的主要功能 這樣使進(jìn)一步大幅度降低產(chǎn)品的成本成為可能 這一點很重要 第三 開發(fā)周期短 實現(xiàn)快速技術(shù)更新和產(chǎn)品換代 第四 芯片功耗低 對提高 產(chǎn)品的穩(wěn)定性提供可靠保障 1 2 國外視頻處理器發(fā)展現(xiàn)狀 目前 世界各大公司都已經(jīng)成功地研制并生產(chǎn)出了自己的多媒體處理器 并 且已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)與生活的各個方面 1 2 1t it m 3 2 0 d m 6 4 2 第2 頁 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 作為d s p 行業(yè)的老大 的1 m s 3 2 0 d m x 系列在視頻應(yīng)用領(lǐng)域也占據(jù)非常 重要的地位 這個由1 r i 在2 0 0 3 年發(fā)布的以聊s 3 2 0 d m 6 4 2 位代表的 1 m s 3 2 0 d m 6 4 x 系列視頻d s p 產(chǎn)品 成為了數(shù)字視頻領(lǐng)域的里程碑 t m s 3 2 0 d m 6 4 2 以c 5 4 x t m 為核心處理器 具有6 0 0 m 的處理能力 擴(kuò)展的高 級甚長指令字v e l o c i 訂聊體系結(jié)構(gòu) 有3 個視頻端口 帶有p c i 和網(wǎng)絡(luò)接1 2 1 該 芯片功耗低 因此產(chǎn)品一經(jīng)面世便得到了數(shù)字視頻行業(yè)的強(qiáng)烈關(guān)注 2 0 0 4 年下半 年t m s 3 2 0 d m 6 4 2 開始批量供貨 國內(nèi)一些著名的視頻監(jiān)控廠商推出采用d m 6 4 2 的產(chǎn)品用以更新原來采用p n x l 3 0 0 系列的產(chǎn)品 1 2 2 t i 達(dá)芬奇 d a v i n c i t m 技術(shù) 在推出t m s 3 2 0 d m 6 4 x 系列產(chǎn)品后 1 r i 不斷升級產(chǎn)品 研制新技術(shù) 最終于 2 0 0 5 年9 月8 日推出達(dá)芬奇 d a v i n c f r 技術(shù) d a v i n c i t m 技術(shù)是業(yè)界第一款集成了d s p 處理器 軟件 工具以及技術(shù)支持 的綜合型解決方案系列 非常適用于開發(fā)各種優(yōu)化的數(shù)字視頻終端設(shè)備 該技術(shù) 使o e m 廠商能夠更輕松 更快速地開發(fā)各種低成本的創(chuàng)新型數(shù)字視頻產(chǎn)品 為 用戶帶來全新的數(shù)字視頻體驗 達(dá)芬奇技術(shù)將極大加速數(shù)字視頻應(yīng)用的創(chuàng)新 并 使之擁有更為廣闊的市場前景 達(dá)芬奇處理器基于業(yè)界最高性能的d s p 平臺t m s 3 2 0 c 6 0 0 0 t m 其充分利用了 t i 最新的c 6 4 x r a d s p 內(nèi)核 達(dá)芬奇處理器包含基于可擴(kuò)展 可編程d s p 的s o c 可從d s p 與a r m 內(nèi)核進(jìn)行定制 同時還包含優(yōu)化的加速器與外設(shè) 以全 方位滿足各種數(shù)字視頻終端設(shè)備對價格 性能以及功能等多方面的需求 系統(tǒng)架 構(gòu)中緊密集成的專用外設(shè)與加速器非常適用于音 視頻器件的加速與實施 運行 于達(dá)芬奇處理器之上的達(dá)芬奇軟件將充分利用芯片資源 其內(nèi)置于可配置的框架 內(nèi) 并通過流行操作系統(tǒng)內(nèi)部已公布的a p i 提供 以實現(xiàn)快速的軟件實施 1 1 計 劃支持包括h 2 6 4 m p e g 4 在內(nèi)的多達(dá)幾十種的編解碼器 2 2 0 0 5 年底 1 1 正式推出了基于d a v i n c i t m 技術(shù)的產(chǎn)品 包括兩個基于數(shù)字信 號處理器的片上系統(tǒng) s o ot m s 3 2 0 d m 6 4 4 x 系列以及多媒體編解碼器 應(yīng)用編程 接口 a p t 框架與開發(fā)工具等 t m s 3 2 0 d m 6 4 4 x 架構(gòu)是一款高度集成的片上系 統(tǒng) s o c 集成了數(shù)字視頻所需的許多外部組件 使硬件材料清單成本降低了5 0 d m 6 4 4 x 器件建立在1 1 性能卓越的t m s 3 2 0 c 6 4 x d s p 內(nèi)核基礎(chǔ)之上 a r m 9 2 6 處理器 視頻加速器 網(wǎng)絡(luò)外設(shè)及外部存儲器 存儲設(shè)備接口等都專門為 視頻功能進(jìn)行了調(diào)節(jié) 1 m s 3 2 0 d m 6 4 4 3 針對視頻編碼及解碼應(yīng)用進(jìn)行了調(diào)優(yōu) 可 提供數(shù)字視頻解碼所需要的全部組件 包括帶集成式圖像縮放工具及畫中畫 o s d 第3 頁 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 引擎的模擬及數(shù)字視頻輸出 1 m s 3 2 0 d m 6 4 4 6 則特別適合視頻編碼與解碼 其專 門的視頻處理前端添加了視頻編碼功能 能夠捕獲各種數(shù)字視頻格式d 4 1 2 3t r i m e d i a t m 技術(shù) t r i m e d i a 刑處理器芯片是p h i l i p s 公司推出的一種基于多媒體應(yīng)用的高性能處 理器 它能夠通過編程實現(xiàn)通信協(xié)議 完成高質(zhì)量的音頻 視頻處理和網(wǎng)絡(luò)接口 t r i m e d i a a a 起源于1 9 8 7 年的l i f e iv l i w 處理器 1 9 9 8 年先后推出了t m l 0 0 0 1 m 1 l o o 和t m l 3 0 0 處理器 它們的主頻分別為1 0 0m h z 1 3 3 z 和1 6 6m h z 之后又推出了p n x 1 5 0 0 以及p n x 1 7 0 0 系列 t r i m e d i a t m 處理芯片在視頻處理方面之所以性能優(yōu)秀 是因為 處理器內(nèi)含超長指令字結(jié)構(gòu) v l l w d s p c p u 在處理器指令集設(shè)計上針對視頻處理算法做了優(yōu)化改進(jìn) 為了減輕c p u 內(nèi)核運算處理的負(fù)擔(dān) 在芯片內(nèi)部集成了硬件實現(xiàn)單元i c p 圖像協(xié)處理器和v l d 變長解碼器 除此之外 與通用的d s p 相比 t r i m e d i a t m 處理芯片片上集成了專門的視頻 接口 音頻接口 網(wǎng)絡(luò)接口 1 5 c 總線接口 以及p c i x i o 接口 這為利用t r i m e d i a 進(jìn)行多媒體通信終端的設(shè)計帶來了方便 功能強(qiáng)大的v l i wc p u 內(nèi)核協(xié)調(diào)管理芯 片的各功能單元 把一個實時多媒體處理系統(tǒng)的各大功能部件都集成在一個單一 處理芯片中 這樣可以降低系統(tǒng)功耗 使目標(biāo)系統(tǒng)小型化 還有利于降低硬件開 發(fā)成本 對不同的系統(tǒng)應(yīng)用 只須配備部分外圍接口芯片 由于支持c c 編程 系統(tǒng)升級方便 只需應(yīng)用程序軟件的升級即可 保護(hù)了應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)商的前期投 資 2 0 0 4 年3 月份p h i l i p s 推出了新產(chǎn)品p n x l 7 0 0 它具有新的5 0 0 m h z 超流水線 t r i m e d i a t mc p u 核 該c p u 核具有高性能和兼容性 在2 0 0 4 年微處理器論壇上 贏得最佳媒體處理器的稱號 它支持h d v a g hd e f i n i t i o n 高清晰度 視頻格式 的譯碼 包括w i n d o w sm e d i a t mv i d e o d i v x m p e g 4 和m p e g 2 此外 p n x l 7 0 0 能同時編碼和譯碼d 1 分辨率的m p e g 2 和m p e g 4 視頻 使它非常適合用在個 人視頻錄像機(jī) p n x l 7 0 0 還包括新的指令 以優(yōu)化h 2 6 4 視頻編碼和譯碼 支持 有先進(jìn)逐行掃描的s d s t a n d a r dd e f i n i t i o n 標(biāo)準(zhǔn)清晰度 到h d 的上變換 p n x l 7 0 0 的完整開發(fā)套件包括有硬件參考設(shè)計 c 編譯器 調(diào)試器 各種軟件c o d e c 和應(yīng) 用軟件 5 1 1 2 4 其它公司產(chǎn)品介紹 作為在d s p 領(lǐng)域內(nèi)t i 的最大競爭對手 2 0 0 2 年a d i 公司推出了b l a c l c f i n t m 第4 頁 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 系列d s p 其中a d s pb f 5 6 1 是其代表作品 b l a c k f r o t m 系列的d s p 采用雙m a c 的結(jié)構(gòu)具有正交的類似r i s c 的微處理器指令集 使單指令多數(shù)據(jù)和多媒體操作都 引入單指令結(jié)構(gòu) 這樣的d s p 芯片結(jié)構(gòu)不但易于編程 可以快速的信號處理和多 媒體的處理 而且方便的擴(kuò)展u s b p c ii o u a r t s p o r t 等接口 非常適合 對視頻讀入 處理以及傳輸 但是相比較p h i l i p s 和t i a d i 的數(shù)字視頻d s p 的劣 勢在于能支持b l a e k f m t m 的第三方算法太少 因而盡管b l a c k f i i l 刑的產(chǎn)品非常有特 點 但是它的應(yīng)用面卻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前面兩家公司 美國的e q u a t o r 公司 是最早做數(shù)字視頻領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)d s p 廠商 e q u a t o r 最 先推出的m a p c a 及隨后推出的b s p 1 5 系列產(chǎn)品 在會議電視領(lǐng)域和數(shù)字機(jī)頂 盒領(lǐng)域都得到很好應(yīng)用 由于是專業(yè)的視頻d s p 廠商 e q u a t o r 的產(chǎn)品也非常有特 點 以b s p 1 5 為例 該芯片最高可達(dá)4 0 0 m h z 的內(nèi)頻 具有兩個視頻輸入口和音 頻輸入口 一個視頻輸出口 但是該產(chǎn)品的最大缺點就是功耗太大 產(chǎn)品必須加 散熱風(fēng)扇 e q u a t o r 之后推出的b s p 1 6 改善了這一情況 e q u a t o r 后來為p i x e l w o r k s 所收購 另外還有其它一些廠商也在數(shù)字視頻能應(yīng)用d s p 領(lǐng)域推出過自己的產(chǎn)品 麥 景圖 m c i n t o s h 推出了第一款v p l 0 0 0 視頻處理器 為視頻顯示器提供1 0 8 0 p 逐 行掃描的高清晰視頻優(yōu)化輸出 意法半導(dǎo)體 s t 的n o m a d i k 移動多媒體處理器 及主機(jī)板支持配套軟件 b s p 也通過微軟的w i n d o w sc e5 0 認(rèn)證 美國 c r a d l et e c h n o l o g i e s 在推出c t 3 4 0 0 后也將推出可對h 2 6 4 m p e g 4a v c 格式的 d l 規(guī)格影像以3 0 幀 秒進(jìn)行編解碼的d s p 而l s i 則另辟蹊徑 提供d s p 內(nèi)核的 方式給專業(yè)的算法公司 這種方式也受到一些應(yīng)用領(lǐng)域客戶的青睞 1 3 開發(fā) 銀河飛騰 v d s p 的背景 1 3 1 視頻數(shù)字信號處理器的優(yōu)勢 視頻數(shù)字信號處理器有兩大特點 第一就是針對視頻和圖像應(yīng)用的強(qiáng)大的處 理引擎 這包括方便圖像處理的豐富的專有指令 針對視頻處理的專有部件等 第二就是豐富的外圍設(shè)備 其中最重要的就是要有專門的視頻采集和顯示處理子 系統(tǒng) 另外還要有高速的存儲器接口 滿足視頻應(yīng)用對數(shù)據(jù)高速交換的需求 顯然具備上述特點的視頻數(shù)字信號處理器芯片對視頻應(yīng)用的開發(fā)是非常有利 的 首先 豐富的外設(shè)和預(yù)處理子系統(tǒng) 不僅能夠兼容各種視頻接口標(biāo)準(zhǔn) 與各 種數(shù)字?jǐn)z像機(jī) 視頻解碼芯片等實現(xiàn)無縫連接 而且能夠?qū)σ曨l數(shù)據(jù)進(jìn)行更多更 好的預(yù)處理 包括縮放 色彩空間轉(zhuǎn)換 采樣格式轉(zhuǎn)換等等 對于顯示功能 還 具備相應(yīng)的顯示子系統(tǒng) 能夠與顯示設(shè)備之間進(jìn)行無縫連接 其次 強(qiáng)大的視頻 5第頁 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 和圖像處理引擎比通用d s p 處理器更加適合圖像處理 效果更好 性能更佳 圖1 1 和1 2 分別給出了采用通用d s p 和專用的視頻數(shù)字信號處理器實現(xiàn)視頻 應(yīng)用的兩種典型結(jié)構(gòu)圖 其中圖1 1 中的虛線框部分是在圖1 2 的方案中要去掉的 部分 顯然 相比圖1 1 的方案 圖1 2 的方案是一個單芯片系統(tǒng) 節(jié)省了9 個集 成電路 降低了設(shè)備價格和生產(chǎn)成本 縮短了開發(fā)時間 圖1 1 通用d s p f p g a 實現(xiàn)方案示意圖 圖1 2 視頻數(shù)字信號處理器的實現(xiàn)方案示意圖 1 3 2 開發(fā)自主產(chǎn)權(quán) 銀河飛騰 v d s p 的必要性 正如前面所說 視頻數(shù)字信號處理器具有如此多的優(yōu)點 市場很大 應(yīng)用前 景非常好 為此 從技術(shù)的角度來講確實有必要開發(fā)這樣一款d s p 來推進(jìn)視頻應(yīng) 用技術(shù)的發(fā)展和提高視頻應(yīng)用產(chǎn)品的水平 再者 如今國外的視頻處理器技術(shù)已經(jīng)成熟 產(chǎn)品市場也是如火如荼 然而 在國內(nèi) 視頻處理器還處在研究階段 根本沒有相關(guān)方面的產(chǎn)品 中國市場大 對視頻產(chǎn)品的需求也相當(dāng)大而且呈上升趨勢 但是偌大一個市場都被外來的視頻 d s p 占據(jù)著 人民幣源源不斷的流入外國人的腰包 并且 視頻應(yīng)用產(chǎn)品的關(guān)鍵 部分掌握在別入的手里 這嚴(yán)重地阻礙了我們對新產(chǎn)品的研究和開發(fā) 如果我們 擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的視頻數(shù)字信號處理器 這一情況將得到改觀 第6 頁 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 1 4 課題研究意義和主要內(nèi)容 1 4 1基于 銀河飛騰 一d 4 b 的m p e g 4 視頻采集子系統(tǒng) 銀河飛騰 d 4 b 是在國家8 6 3 集成電路專項的支持下 由國防科技大學(xué)計 算機(jī)學(xué)院成功研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代高性能3 2 位定點數(shù)字信號處理器 其性能指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平 銀河飛騰 d 4 b 采用超長指令字 v u w 結(jié) 構(gòu) 一共有8 個功能部件共享3 2 個通用寄存器 最多可以同時發(fā)射8 條3 2 位并 行指令 并且在片內(nèi)集成的了豐富的外設(shè) 芯片成功推出后 基于 銀河飛騰 d 4 b 的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)就已經(jīng)成為了一個很重要的課題 目前 以h 2 6 4 m p e g 4a v c a v s 和w m v 9 為代表的新生代的視頻編碼技術(shù)的發(fā)展大大的促進(jìn) 了嵌入式視頻應(yīng)用的流行 使得視頻應(yīng)用成為了多媒體信息處理技術(shù)當(dāng)中一個不 可缺少的部分 因此開發(fā)以 銀河飛騰 d 4 b 為核心的視頻應(yīng)用系統(tǒng)對推廣 銀 河飛騰 d 4 b 的的應(yīng)用前景和開發(fā)優(yōu)秀的的視頻應(yīng)用系統(tǒng)都具有非常重要的意義 課題的一個重要的研究任務(wù)就是選用 銀河飛騰 d 4 b 商性能數(shù)字信號處理 器 采用f p g a f i e l dp r o g r a m m a b l eg a t ea r r a y 現(xiàn)場可編程邏輯門陣列 d s p 的實現(xiàn)結(jié)構(gòu) 完成m p e g 4 視頻采集系統(tǒng)的硬件 軟件設(shè)計與調(diào)試 該視頻采集 系統(tǒng)的母板是一款基于 銀河飛騰 d 4 b 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī) 除此之外 該款網(wǎng)絡(luò)攝像 機(jī)還包括音頻子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 設(shè)計的目標(biāo)是要充分發(fā)揮 銀河飛騰 d 4 b 在數(shù)字信號處理方面的優(yōu)點 利 用它完成m p e g 4 編碼程序的開發(fā) 同時利用f p g a 時鐘頻率高 時延小 適合 于簡單高速的圖像采集和控制的特點 完成視頻圖像的采集與預(yù)處理 1 4 2 銀河飛騰 v d s p 片上視頻采集子系統(tǒng) 隨著視頻技術(shù)的進(jìn)步和需求的增長 專用視頻數(shù)字信號處理器芯片已經(jīng)變得 非常必要 國外在此方面已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品上市 并且得到了大量的應(yīng)用 占據(jù) 了國內(nèi)和世界的所有市場 然而 國內(nèi)在這一領(lǐng)域還沒有成熟的產(chǎn)品出臺 因此 開發(fā)一款專用視頻數(shù)字信號處理器芯片既能夠彌補(bǔ)國內(nèi)空白 推進(jìn)國內(nèi)高效廉價 視頻應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和芯片設(shè)計技術(shù)的進(jìn)步 還能夠增加國民經(jīng)濟(jì)的收入 本課題的另外一個重要任務(wù)就是利用已有的芯片設(shè)計技術(shù) 開發(fā)設(shè)計一款新 的視頻數(shù)字信號處理器 銀河飛騰 v d s p 的片上視頻采集子系統(tǒng) 銀河飛騰 一v d s p 片上視頻采集子系統(tǒng)能夠采集片外視頻數(shù)據(jù) 這些數(shù)據(jù) 可以是遵從各種標(biāo)準(zhǔn)比如b t 6 5 6 b t 1 1 2 0 s m p t e2 7 4 m s m p t e 2 9 6 m 等等 視頻采集子系統(tǒng)除了采集數(shù)據(jù)之外 還要對視頻數(shù)據(jù)作初步的預(yù)處理 并形成視 頻壓縮算法期望的視頻數(shù)據(jù)格式存儲到視頻采集f i f o 中 由e d m a 搬移到d s p 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 的外存中 供c p u 中的壓縮算法作處理 1 5 本文結(jié)構(gòu) 本文一共分為五章 主要介紹了基于 銀河飛騰 d 4 b f p g a 這一個結(jié)構(gòu)的 的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)視頻采集系統(tǒng)部分以及 銀河飛騰 v d s p 的片上視頻采集子系統(tǒng) 第一章 緒論 主要講解課題的背景知識和課題主要研究任務(wù) 第二章 首先對基于 銀河飛騰 d 4 b 的m p e g 4 視頻采集子系統(tǒng)的硬件系 統(tǒng)作了介紹 然后對m p e g 4 視頻采集子系統(tǒng)的視頻預(yù)處理的具體實現(xiàn)作了介紹 其中重點介紹了視頻格式的轉(zhuǎn)換和基于f p g a 的s d r a m 控制器的實現(xiàn) 本章還 總結(jié)了d s p f p g a 這種視頻應(yīng)用實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的缺點 數(shù)字視頻信號處理器的優(yōu)勢 引出 銀河飛騰 v d s p 第三章 詳細(xì)介紹了 銀河飛騰 v d s p 的片上視頻采集子系統(tǒng)的功能設(shè)計 第四章 對 銀河飛騰 v d s p 的片上視頻采集子系統(tǒng)的邏輯設(shè)計做了詳細(xì) 的介紹 重點介紹了對采集緩沖f i f o 和濾波系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù) 第五章 介紹了基于f p g a 對 銀河飛騰 v d s p 的片上視頻采集子系統(tǒng)的 邏輯綜合優(yōu)化和設(shè)計模擬驗證的技術(shù) 附錄b 列出了當(dāng)前專業(yè)視頻設(shè)備所使用的視頻接口標(biāo)準(zhǔn)和i c 當(dāng)中所使用視頻 接口規(guī)范 1 6 課題研究主要成果 課題研究成功設(shè)計并調(diào)試通過了基于 銀河飛騰 d 4 b 的m p e g 4 視頻子采 集系統(tǒng)并通過國家8 6 3 專家組檢查驗收 另外設(shè)計的 銀河飛騰 v d s p 的片上 視頻采集子系統(tǒng)已經(jīng)完成設(shè)計并在f p g a 上初步驗證調(diào)試 論文作者在攻讀碩士 學(xué)位期間參與的工程項目以及以第一作者身份發(fā)表的論文見附錄 第8 頁 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章基于 銀河飛騰 d 4 b 的m p e g 4 視頻采集子系統(tǒng) 隨著數(shù)字多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展 數(shù)字圖像處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電視會議 可視電話和監(jiān)控系統(tǒng)等各種民用 商用及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中 但在這些數(shù)字圖像處 理系統(tǒng)中 一個突出的問題就是數(shù)據(jù)量龐大 特別是在圖像幀率及分辨率要求比 較高的場合下 僅用專用的視頻壓縮芯片 v i d e oa s i c 通用的高性能數(shù)字信 號處理芯片 均無法獲得令人滿意的效果 為此 人們提出了多種解決方案 其 中比較有代表性的方案有兩種l 6 l 一是在中央控制器的調(diào)度下 兩片或多片視頻處 理主芯片并行對視頻圖像進(jìn)行處理 二是整個視頻處理系統(tǒng)由視頻圖像采集系統(tǒng) 和視頻壓縮系統(tǒng)組成 其中視頻采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收原始的圖像數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行一 定的預(yù)處理 視頻壓縮系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收視頻采集系統(tǒng)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)并進(jìn)行壓縮 在本文設(shè)計所在的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)系統(tǒng)中 我們采用第二種方案 2 1 基于 銀河飛騰 d 4 b 的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)系統(tǒng)簡介 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)系統(tǒng)框圖如圖2 1 所示 其中f p g a 做視頻采集和預(yù)處理 用高性 能d s p 芯片 銀河飛騰 d 4 b 傲視頻采集和壓縮處理 圖2 1 基于 銀河飛騰 d 4 b 的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)系統(tǒng)框圖 第9 頁 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 本系統(tǒng)采用兩塊 銀河飛騰 d 4 b 芯片 其中 銀河飛騰 d s p 1 負(fù)責(zé)m p e g 4 視頻編碼 銀河飛騰 d s p2 負(fù)責(zé)m p 3 音頻壓縮 t c p f i p 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及操作 控制程序 系統(tǒng)的主要功能是將c c d 攝像頭采集到的視頻數(shù)據(jù)和從麥克風(fēng)采集到 的音頻數(shù)據(jù)經(jīng)過d s p 進(jìn)行m p e g 4 和m p 3 壓縮并同步后 由網(wǎng)絡(luò)模塊把數(shù)據(jù)流通 過網(wǎng)絡(luò)傳輸出去 2 2m p e g 4 視頻采集子系統(tǒng)概述 基于 銀河飛騰 d 4 b 的m p e g 4 視頻采集子系統(tǒng)屬于圖2 1 的左邊部分 在研究各種視頻應(yīng)用的實現(xiàn)方案之后 我們采用了d s p f p g a 的這種實現(xiàn)結(jié)構(gòu) 其基本硬件結(jié)構(gòu)如圖2 2 所示 圖2 2 基于 銀河飛騰 d 4 b 的m p e g 4 視頻采集系統(tǒng)硬件框圖 設(shè)計中選用p h i l i p s 公司的視頻解碼器s a a 7 1 1 4 h 完成對視頻信號的解碼 形 成符合一定視頻標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)輸出 x i l i n x 公司的s p a r t a n z m i i e 系列現(xiàn)場可編程邏 輯門陣列 f p g a f i e l dp r o g r a m m a b l eg a t ea r r a y 以及m i c r o n t m 公司的高性能 s d r a m 存儲器4 8 l c 8 m 8 a 2 來完成視頻數(shù)據(jù)的預(yù)處理 銀河飛騰 d 4 b 負(fù)責(zé) 完成m p e 視頻編碼 2 2 1 銀河飛騰 一d 4 b 簡介 銀河飛騰 d 4 b 是我國自主研制的一款超長指令字結(jié)構(gòu) v l i w v e r yl o n g i n s t r u c t i o n w o r d 的高性能定點數(shù)字信號處理器 也是目前國內(nèi)正向設(shè)計的規(guī)模最 大 功能最全 綜合運算性能最高的3 2 位d s p 它基于0 1 8 微米6 層布線c m o s 工藝 規(guī)模近千萬個晶體管 采用了全定制與半定制相結(jié)合的設(shè)計方法 具有高 性能 低功耗的特點 銀河飛騰 d 4 b 主頻可達(dá)2 5 0 m h z 定點運算性能達(dá) 2 0 0 0 m i p s 1 6 位乘加運算能力達(dá)每秒1g 次 8 位乘加運算能力達(dá)每秒2 g 次 功耗僅0 8 w 采用1 8 v 和3 3 v 兩種電源電壓 2 5 6 引腳的p b g a 封裝n 第1 0 頁 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工學(xué)碩士學(xué)位論文 銀河飛騰 d 4 b 處理器主要由三部分組成 c p u 內(nèi)核 外設(shè)和存儲器 c p u 中有8 個功能單元可以并行操作 這些功能單元被分成類似的兩套 兩套由4 個 基本功能單元組成 c p u 有兩組寄存器 每組由1 6 個3 2 位的寄存器組成 程序 在運行期間不作硬件 數(shù)據(jù)的相關(guān)性檢查 所以程序的并行性在編譯期間就被確 定 片內(nèi)存儲器總線寬度為2 5 6 位 使每個周期可以取8 條3 2 位的指令 銀河飛騰 d 4 b 的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2 3 所示 l 一蠕指每r 1 h i 定時中斷控啟動配 i 器1制器置模塊 蒸 c內(nèi)p核u蟺陘 g h 一 1 1 1 1 1 2 1 1 3 1 1 4 1 1 5 1 1 6 1 1 7 1 1 8 i 一 發(fā)單元 0 k h 嶧 l 文件 主機(jī)接口k 目 h e g 镕 3 b 騰 d 4 b 結(jié)構(gòu)框圖 飛騰 d 4 b 的主要技術(shù)特征包括 s c 指令集 3 2 位指令字 i w 每拍8 路指令并行流出 指令分3 個宏流水段 共1 6 級完成 取 譯碼2 級 執(zhí)行5 級 條件執(zhí)行 使編譯器能夠更大程度地開發(fā)并行性 的哈佛結(jié)構(gòu) 支持兩級c a c h e l 2 級c a c h e 是指令和數(shù)據(jù)混存 6 4 k b l 級c a c h e 指令c a c h e4 k 數(shù)據(jù)c a c h e4 k 3 2 個通用寄存器 8 1 6 3 2 位數(shù)據(jù) 支持4 0 位長整數(shù)運算 u 與外設(shè)使用統(tǒng)一地址 豐富的尋址方式 線性尋址 循環(huán)尋址 前者 寄存器間接尋址 寄存器相對尋址 寄存器相對偏移尋址 基址尋 上尋址方式內(nèi)部又分為三種 寄存器不變 寄存器自增 寄存器自 便程序的開發(fā) 高度獨立的功能部件 2 個帶s i m d 功能的乘法部件 可實現(xiàn)有符號 1 6 位乘 或者8 個8 位乘 4 個帶s i m d 加法部件 可實現(xiàn)2 個 的有 無 符號數(shù)的加減 4 個1 6 位數(shù)的加減 或者8 個8 位的加 第頁 國防科學(xué)技術(shù)