臺(tái)北縣辦理徵收土地農(nóng)林作物及水產(chǎn)養(yǎng)殖物、畜禽補(bǔ)償遷移費(fèi)查估基準(zhǔn)課件

可配置可擴(kuò)展T*CORE處理器

及在天文圖像處理中的應(yīng)用-面向AST3項(xiàng)目的硬件加速器設(shè)計(jì)郭煒天津大學(xué)VLSI設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究所天文信息技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室可配置可擴(kuò)展T*CORE處理器

及在天文圖像處理中的應(yīng)用-面?zhèn)鬏斢|發(fā)體系結(jié)構(gòu)與T*CORE內(nèi)容大綱1面向天文圖像處理的T*CORE設(shè)計(jì)2傳輸觸發(fā)體系結(jié)構(gòu)與T*CORE內(nèi)容大綱1面向天文圖像處理的T未來(lái)芯片將整合數(shù)千個(gè)小核心未來(lái)芯片將整合數(shù)千個(gè)小核,而不是只依賴于某個(gè)單一的復(fù)雜核。

多任務(wù)處理技術(shù)可使整體的運(yùn)算吞吐量高很多。許多小核及小的存儲(chǔ)器的芯片，芯片面積減少，功耗大為降低。

-Intelfellow

ShekharBorkar未來(lái)芯片將整合數(shù)千個(gè)小核心未來(lái)芯片將整合數(shù)千個(gè)小核,而不是嵌入式解決方案專用芯片(ASIC:ApplicationSpecificIntegratedCircuit)缺少靈活性通用處理器（CPU，DSP）效率低、功耗大專用指令集處理器(ASP/ASIP:ApplicationSpecificInstructionprocessor）兼顧靈活性、高性能、低功耗等優(yōu)點(diǎn)傳輸觸發(fā)體系結(jié)構(gòu):TransportTriggeredArchitecture(TTA)由TUDelft的H.Corporaal等在1991年提出屬于ASP/ASIP嵌入式解決方案?jìng)鬏斢|發(fā)體系結(jié)構(gòu)（TTA）傳輸觸發(fā)體系結(jié)構(gòu)（TTA）TTA處理器指令格式instructionoperationsourceTTA處理器只包含一種操作：數(shù)據(jù)傳輸操作MOVE超長(zhǎng)指令字(VLIW)TTA處理器指令格式instructionoperation模塊化松耦合可配置可擴(kuò)展高性能低成本低功耗TTA處理器的優(yōu)勢(shì)/劣勢(shì)架構(gòu)組合和設(shè)計(jì)空間不確定編譯器設(shè)計(jì)復(fù)雜代碼優(yōu)化的困難指令膨脹迅速模塊化TTA處理器的優(yōu)勢(shì)/劣勢(shì)架構(gòu)組合和設(shè)計(jì)空間不確定T*CORE處理器T*CORE是基于TTA架構(gòu)可配置可擴(kuò)展的處理器一種處理器模板更多的可配置性與擴(kuò)展性更靈活的指令架構(gòu)特制的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)流程及相關(guān)工具集硬件模塊庫(kù)T*CORE處理器T*CORE是基于TTA架構(gòu)可配置可擴(kuò)展T*CORE處理器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵可配置性可擴(kuò)展性擴(kuò)大了T*CORE處理器架構(gòu)的選擇范圍,進(jìn)行設(shè)計(jì)空間探索尤為重要。需要在更高的抽象層次上對(duì)架構(gòu)進(jìn)行仿真，通過(guò)設(shè)計(jì)空間探測(cè)獲得最優(yōu)架構(gòu)方案支持自定義的指令及更多可見(jiàn)的編程細(xì)節(jié)使得手工編程幾乎成為不可能。一個(gè)高效的可重定目標(biāo)編譯器是T*CORE處理器的性能得以充分發(fā)揮的關(guān)鍵高效的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法及相關(guān)工具集的設(shè)計(jì)是決定T*CORE能否被廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵.T*CORE處理器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵可配置性可擴(kuò)展性擴(kuò)大了T*COR軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)流程及工具集軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)流程及工具集T*COREA0424v1芯片面向音頻解碼(mp3)的應(yīng)用2009年6月，采用GSMC0.13umCMOS工藝,成功MPW流片T*COREA0424v1芯片面向音頻解碼(mp3)的應(yīng)用MP3解碼性能分析計(jì)算密集型部分采用硬件加速器–Tcore協(xié)處理器MP3解碼性能分析計(jì)算密集型部分采用硬件加速器–Tcor面向MP3解碼SoC架構(gòu)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)MP3解碼的工作頻率：30MHz；功耗：<1W面向MP3解碼SoC架構(gòu)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)MP3解碼的工作頻率：30MT*COREA0424v1硬件架構(gòu)T*COREA0424v1硬件架構(gòu)T*COREA0424v1指令架構(gòu)指令寬度96-bit，分為4個(gè)slot，寬度分別為16-bit，16-bit，32bit，32bit只有slot1可以執(zhí)行跳轉(zhuǎn)操作各個(gè)slot所支持的立即數(shù)寬度不同T*COREA0424v1指令架構(gòu)指令寬度96-bit，分實(shí)現(xiàn)指令壓縮提高代碼密度T*COREA0424v1空操作復(fù)用空指令復(fù)用+特殊的load/store單元設(shè)計(jì):DCT32節(jié)省81%實(shí)現(xiàn)指令壓縮T*COREA0424v1空操作復(fù)用空指令復(fù)用T*COREA0424v1版圖T*COREA0424v1版圖傳輸觸發(fā)體系結(jié)構(gòu)與T*CORE內(nèi)容大綱1面向天文圖像處理的T*CORE設(shè)計(jì)2傳輸觸發(fā)體系結(jié)構(gòu)與T*CORE內(nèi)容大綱1面向天文圖像處理的T天文圖像空間變換核降晰算法天文圖像相減：同一天區(qū)不同時(shí)刻拍攝的天文照片(源圖像)同模板圖像（參考圖像）進(jìn)行差異比較，分析出不同時(shí)刻星跡變化情況。降晰處理：由于氣象、背景光線等因素導(dǎo)致圖像清晰度不同，每個(gè)恒星的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)不同，因此在相減之前必須對(duì)模板圖像進(jìn)行降晰處理。Alard等人提出的空間變換核降晰算法：在時(shí)間空間(而不是在傅立葉空間)完成卷積核的計(jì)算執(zhí)行降晰運(yùn)算，即執(zhí)行卷積運(yùn)算：最后對(duì)C和源圖像執(zhí)行相減操作，得到變?cè)?。其?R:模版圖像;K:核函數(shù);C:降晰后的模版圖像天文圖像空間變換核降晰算法天文圖像相減：其中,R:?？臻g變換核降晰算法各模塊所占計(jì)算比重對(duì)使用Alard算法所實(shí)現(xiàn)的軟件ISIS分析功能所占計(jì)算比重求局部核函數(shù)16.2％求局部核函數(shù)系數(shù)5.6％求解核函數(shù)3.9％執(zhí)行降晰運(yùn)算74.3％

空間變換核降晰算法各模塊所占計(jì)算比重對(duì)使用Alard算法所計(jì)算量最大部分為執(zhí)行降晰運(yùn)算以圖像大小為2K×2K、卷積核為19×19為例，執(zhí)行降晰運(yùn)算時(shí)需要的計(jì)算為2K×2K×19×19=1.51×109次

計(jì)算量最大部分為執(zhí)行降晰運(yùn)算以圖像大小為2K×2K、卷積核降晰運(yùn)算的硬件設(shè)計(jì)自定義的浮點(diǎn)數(shù)格式將雙精度64-bit浮點(diǎn)格式的數(shù)據(jù)變?yōu)樽远x32-bit浮點(diǎn)格式的數(shù)據(jù)，硬件面積減少約一倍。對(duì)精度的影響類型SNR(db)單精度75.220086自定義93.263391降晰運(yùn)算的硬件設(shè)計(jì)自定義的浮點(diǎn)數(shù)格式類型SNR(db)單降晰運(yùn)算的硬件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式和計(jì)算流程根據(jù)所采用的降晰運(yùn)算的規(guī)律，分析了數(shù)據(jù)復(fù)用的可行性，在設(shè)計(jì)Tcore處理器的應(yīng)用軟件時(shí)，采用特殊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式降晰運(yùn)算的硬件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式和計(jì)算流程降晰運(yùn)算的硬件設(shè)計(jì)Tcore協(xié)處理器內(nèi)部架構(gòu)降晰運(yùn)算的硬件設(shè)計(jì)Tcore協(xié)處理器內(nèi)部架構(gòu)降晰運(yùn)算的硬件設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

降晰運(yùn)算的硬件設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖性能比較（僅卷積運(yùn)算部分）方案主頻(HZ)功耗(W)計(jì)算時(shí)間(ms)純軟件2.66G13061062本文設(shè)計(jì)125M1.793301性能比較（僅卷積運(yùn)算部分）方案主頻(HZ)功耗(W)計(jì)有待解決的問(wèn)題大尺寸圖像(10Kx10K),卷積核(30x30).多個(gè)T*CORE架構(gòu)問(wèn)題：圖像劃分，核間通訊，存儲(chǔ)墻有待解決的問(wèn)題大尺寸圖像(10Kx10K),卷積核(3謝謝!謝謝!可配置可擴(kuò)展T*CORE處理器

及在天文圖像處理中的應(yīng)用-面向AST3項(xiàng)目的硬件加速器設(shè)計(jì)郭煒天津大學(xué)VLSI設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究所天文信息技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室可配置可擴(kuò)展T*CORE處理器

及在天文圖像處理中的應(yīng)用-面?zhèn)鬏斢|發(fā)體系結(jié)構(gòu)與T*CORE內(nèi)容大綱1面向天文圖像處理的T*CORE設(shè)計(jì)2傳輸觸發(fā)體系結(jié)構(gòu)與T*CORE內(nèi)容大綱1面向天文圖像處理的T未來(lái)芯片將整合數(shù)千個(gè)小核心未來(lái)芯片將整合數(shù)千個(gè)小核,而不是只依賴于某個(gè)單一的復(fù)雜核。

多任務(wù)處理技術(shù)可使整體的運(yùn)算吞吐量高很多。許多小核及小的存儲(chǔ)器的芯片，芯片面積減少，功耗大為降低。

-Intelfellow

ShekharBorkar未來(lái)芯片將整合數(shù)千個(gè)小核心未來(lái)芯片將整合數(shù)千個(gè)小核,而不是嵌入式解決方案專用芯片(ASIC:ApplicationSpecificIntegratedCircuit)缺少靈活性通用處理器（CPU，DSP）效率低、功耗大專用指令集處理器(ASP/ASIP:ApplicationSpecificInstructionprocessor）兼顧靈活性、高性能、低功耗等優(yōu)點(diǎn)傳輸觸發(fā)體系結(jié)構(gòu):TransportTriggeredArchitecture(TTA)由TUDelft的H.Corporaal等在1991年提出屬于ASP/ASIP嵌入式解決方案?jìng)鬏斢|發(fā)體系結(jié)構(gòu)（TTA）傳輸觸發(fā)體系結(jié)構(gòu)（TTA）TTA處理器指令格式instructionoperationsourceTTA處理器只包含一種操作：數(shù)據(jù)傳輸操作MOVE超長(zhǎng)指令字(VLIW)TTA處理器指令格式instructionoperation模塊化松耦合可配置可擴(kuò)展高性能低成本低功耗TTA處理器的優(yōu)勢(shì)/劣勢(shì)架構(gòu)組合和設(shè)計(jì)空間不確定編譯器設(shè)計(jì)復(fù)雜代碼優(yōu)化的困難指令膨脹迅速模塊化TTA處理器的優(yōu)勢(shì)/劣勢(shì)架構(gòu)組合和設(shè)計(jì)空間不確定T*CORE處理器T*CORE是基于TTA架構(gòu)可配置可擴(kuò)展的處理器一種處理器模板更多的可配置性與擴(kuò)展性更靈活的指令架構(gòu)特制的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)流程及相關(guān)工具集硬件模塊庫(kù)T*CORE處理器T*CORE是基于TTA架構(gòu)可配置可擴(kuò)展T*CORE處理器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵可配置性可擴(kuò)展性擴(kuò)大了T*CORE處理器架構(gòu)的選擇范圍,進(jìn)行設(shè)計(jì)空間探索尤為重要。需要在更高的抽象層次上對(duì)架構(gòu)進(jìn)行仿真，通過(guò)設(shè)計(jì)空間探測(cè)獲得最優(yōu)架構(gòu)方案支持自定義的指令及更多可見(jiàn)的編程細(xì)節(jié)使得手工編程幾乎成為不可能。一個(gè)高效的可重定目標(biāo)編譯器是T*CORE處理器的性能得以充分發(fā)揮的關(guān)鍵高效的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法及相關(guān)工具集的設(shè)計(jì)是決定T*CORE能否被廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵.T*CORE處理器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵可配置性可擴(kuò)展性擴(kuò)大了T*COR軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)流程及工具集軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)流程及工具集T*COREA0424v1芯片面向音頻解碼(mp3)的應(yīng)用2009年6月，采用GSMC0.13umCMOS工藝,成功MPW流片T*COREA0424v1芯片面向音頻解碼(mp3)的應(yīng)用MP3解碼性能分析計(jì)算密集型部分采用硬件加速器–Tcore協(xié)處理器MP3解碼性能分析計(jì)算密集型部分采用硬件加速器–Tcor面向MP3解碼SoC架構(gòu)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)MP3解碼的工作頻率：30MHz；功耗：<1W面向MP3解碼SoC架構(gòu)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)MP3解碼的工作頻率：30MT*COREA0424v1硬件架構(gòu)T*COREA0424v1硬件架構(gòu)T*COREA0424v1指令架構(gòu)指令寬度96-bit，分為4個(gè)slot，寬度分別為16-bit，16-bit，32bit，32bit只有slot1可以執(zhí)行跳轉(zhuǎn)操作各個(gè)slot所支持的立即數(shù)寬度不同T*COREA0424v1指令架構(gòu)指令寬度96-bit，分實(shí)現(xiàn)指令壓縮提高代碼密度T*COREA0424v1空操作復(fù)用空指令復(fù)用+特殊的load/store單元設(shè)計(jì):DCT32節(jié)省81%實(shí)現(xiàn)指令壓縮T*COREA0424v1空操作復(fù)用空指令復(fù)用T*COREA0424v1版圖T*COREA0424v1版圖傳輸觸發(fā)體系結(jié)構(gòu)與T*CORE內(nèi)容大綱1面向天文圖像處理的T*CORE設(shè)計(jì)2傳輸觸發(fā)體系結(jié)構(gòu)與T*CORE內(nèi)容大綱1面向天文圖像處理的T天文圖像空間變換核降晰算法天文圖像相減：同一天區(qū)不同時(shí)刻拍攝的天文照片(源圖像)同模板圖像（參考圖像）進(jìn)行差異比較，分析出不同時(shí)刻星跡變化情況。降晰處理：由于氣象、背景光線等因素導(dǎo)致圖像清晰度不同，每個(gè)恒星的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)不同，因此在相減之前必須對(duì)模板圖像進(jìn)行降晰處理。Alard等人提出的空間變換核降晰算法：在時(shí)間空間(而不是在傅立葉空間)完成卷積核的計(jì)算執(zhí)行降晰運(yùn)算，即執(zhí)行卷積運(yùn)算：最后對(duì)C和源圖像執(zhí)行相減操作，得到變?cè)?。其?R:模版圖像;K:核函數(shù);C:降晰后的模版圖像天文圖像空間變換核降晰算法天文圖像相減：其中,R:模空間變換核降晰算法各模塊所占計(jì)算比重對(duì)使用Alard算法所實(shí)現(xiàn)的軟件ISIS分析功能所占計(jì)算比重求局部核函數(shù)16.2％求局部核函數(shù)系數(shù)5.6％求解核函數(shù)3.9％執(zhí)行降晰運(yùn)算74.3％

空間變換核降晰算法各模塊所占計(jì)算比重對(duì)使用Alard算法所計(jì)算量最大部分為執(zhí)行降晰運(yùn)算以圖像大小為2K×2K、卷積核為19×19為例，執(zhí)行降晰運(yùn)算時(shí)需要的計(jì)算為2K×2K×19×19=1.51×