多內(nèi)核處理器應(yīng)用趨勢下的高性能視頻系統(tǒng)設(shè)計

1、多內(nèi)核處理器應(yīng)用趨勢下的高性能視頻系統(tǒng)設(shè)計時鐘頻率的提高帶來的高功耗、深亞微米創(chuàng)造工藝漏產(chǎn)生的高功耗以及更多的設(shè)計挑戰(zhàn)促使處理器設(shè)計創(chuàng)造商開頭將思路轉(zhuǎn)向到多內(nèi)核集成的解決計劃上來。多核處理器技術(shù)是提高處理器性能的有效辦法，由于處理器的實際性能是處理器在每個時鐘周期內(nèi)所能處理命令數(shù)的總量，因此增強一個內(nèi)核，處理器每個時鐘周期內(nèi)可執(zhí)行的單元數(shù)將增強一倍。上世紀(jì)末期，雙內(nèi)核處理器開頭進入高端服務(wù)器產(chǎn)品。隨著intel和amd公司先后推出雙內(nèi)核cpu以來，多內(nèi)核cpu在個人電腦中的應(yīng)用已經(jīng)成為無可逆轉(zhuǎn)的趨勢，多內(nèi)核架構(gòu)在處理器性能、低功耗、縮小系統(tǒng)面積等方面都表現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。從某些方面來說，應(yīng)用對

2、處理器的需求更為苛刻，特殊是低功耗、低成本方面。為滿足當(dāng)前嵌入式設(shè)備應(yīng)用越來越高的性能需求，并盡可能地降低功耗，在高端嵌入式處理器領(lǐng)域的一個顯然變幻是從頻率越來越高向多內(nèi)核架構(gòu)改變。多內(nèi)核處理器的需求在無數(shù)產(chǎn)品領(lǐng)域顯著增強。為加強產(chǎn)品競爭優(yōu)勢，嵌入式處理器提供商在多內(nèi)核的競爭中紛紛祭出高招。高性能視頻系統(tǒng)需要多核處理器對于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計工程師來說，多內(nèi)核絕不是一種時髦或產(chǎn)品營銷時的噱頭，而是基于產(chǎn)品性能需求、功耗、集成度、成本等多方面的取舍結(jié)果。特殊是消費產(chǎn)品應(yīng)用中，單內(nèi)核處理器依舊是肯定的主流。但在部分需要更高處理、控制能力的應(yīng)用中，雙內(nèi)核處理器早已不是陽春白雪，而這類應(yīng)用中多媒體類產(chǎn)品占很

3、大的比重，例如(特殊是具有智能分析功能的監(jiān)控設(shè)備)、視頻會議系統(tǒng)、數(shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)、汽車可視化系統(tǒng)等等。以視頻監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)為例，隨著視頻監(jiān)控應(yīng)用的規(guī)?；途W(wǎng)絡(luò)化，智能化將是視頻監(jiān)控系統(tǒng)進展的另外一個必定趨勢。具有智能分析功能的新一代監(jiān)控系統(tǒng)大大地擴展了視頻監(jiān)控的應(yīng)用領(lǐng)域，除了傳統(tǒng)的安防應(yīng)用外，人體行為識別和智能交通也將開拓大量的新興應(yīng)用市場。智能視頻分析算法的實現(xiàn)形式絕大部分是軟件實現(xiàn)，對于嵌入式軟件實現(xiàn)來說，終于產(chǎn)品表現(xiàn)的性能優(yōu)劣與硬件平臺的關(guān)系很大。究竟嵌入式平臺的資源是有限的，相對一般的計算機平臺而言，嵌入式平臺計算能力相對低無數(shù)，核心芯片緩存相對小，內(nèi)存容量相對小等等。這些都會給智能視頻分

4、析算法嵌入式實現(xiàn)帶來困難，所以智能視頻分析算法在嵌入式實現(xiàn)時都會舉行一定的優(yōu)化。硬件平臺不同會導(dǎo)致優(yōu)化的策略和程度上有所差異，假如挑選的處理器越高，在底層操作上開放的命令和操作越多，優(yōu)化工具越齊全，則系統(tǒng)整體優(yōu)化的性能會越好。智能視頻監(jiān)控設(shè)備大部分都是嵌入式設(shè)備。智能視頻監(jiān)控屬于傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的擴展與延長，所以傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控對硬件平臺的要求，智能視頻監(jiān)控也都必需具備。但智能視頻監(jiān)控與傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控相比，用戶的需求越發(fā)多樣化，例如：作為地鐵系統(tǒng)用戶，他們需要的功能是檢測是否跨越候車的黃線，人群密度是否過大，是否有可疑的遺留物體等；對于銀行系統(tǒng)用戶來說，他們所需要的是atm機的智能監(jiān)控分析包括是否有

5、安裝假鍵盤、安裝吞卡器，在atm機是否有暴力行為，是否浮現(xiàn)犯罪分子的人臉等。因此，一方面，用戶需求的多樣化可以使算法隨著用戶的需求調(diào)節(jié)。另一方面，智能視頻處理要求芯片具有強大的處理能力，有許多算法實現(xiàn)時必需采納并行處理。因此，傳統(tǒng)的基于單內(nèi)核微控制器的解決計劃瀕臨很大挑戰(zhàn)，融合及的異構(gòu)雙處理器或多處理器解決計劃，以及具有強大運算能力的多內(nèi)核處理器是智能視頻監(jiān)控嵌入式平臺的可選計劃。雙內(nèi)核匯聚式處理器bf561adsp bf561處理器是blackfin產(chǎn)品家族中的一個具有高性能成員，它包括兩個自立的處理器核，每個處理器核包含一個雙乘法累加器信號處理機，一個類risc命令集，每個內(nèi)核均采納徹低的

6、simd架構(gòu)，包含用于視頻加速處理和圖像處理的命令。匯聚式處理器的特點是削減或避開了采納單獨的數(shù)字信號和控制處理器的需求，從而削減了物料成本，同時極大地簡化了軟硬件開發(fā)任務(wù)。blackfin處理器同時提供了全面的計劃，獨特的低功耗和低設(shè)計（blackfin可以由低于2v的外部電壓供電），削減了整體的功耗，這對于全天候運行的視頻監(jiān)控來說具有十分重要的意義。雙內(nèi)核bf561具有兩倍于bf533處理器的處理性能，兩倍的片上存儲器，大大增加了數(shù)據(jù)帶寬，并保持與bf533處理器徹低的代碼兼容。bf561處理器自帶328kb片上存儲器提供兩個并行數(shù)據(jù)端口，可以挺直銜接并行ad和da轉(zhuǎn)換器或其他通用外設(shè)。b

7、f561處理器還內(nèi)置了多個自立dma控制器，支持?jǐn)?shù)據(jù)自動傳輸，從而使處理器內(nèi)核的負(fù)擔(dān)最小化。此外，bf561連續(xù)了blackfin處理器具有豐盛接口的特點，為設(shè)計帶來極大的方便，例如兩個雙通道全雙工同步串行口、兩個支持itu-r 656視頻數(shù)據(jù)格式的并行外設(shè)接口、spi端口等。向來以來，大部分多內(nèi)核處理器是集成多個dsp和cpu內(nèi)核的異構(gòu)多核處理器，分離將dsp和cpu針對信號處理任務(wù)和控制任務(wù)，適合于任務(wù)劃分容易的手機等通信應(yīng)用。而bf561的雙內(nèi)核dsp是一個例外，每個內(nèi)核都可以同時單獨處理信號處理和控制處理任務(wù)，因此無須將這兩類任務(wù)分離在多個內(nèi)核之間的分配，設(shè)計工程師可以任意地舉行任務(wù)分配以平衡內(nèi)核之間的任務(wù)處理量。bf561的雙核處理器互相自立，工程師可以按照應(yīng)用分配兩個處理器內(nèi)核的任務(wù)，兩個內(nèi)核在執(zhí)行命令上是相同