[發明專利]基于FIFO的流水線實時處理的方法和裝置

有效

• 申請號: 200710040776.6
• 申請日: 2007-05-17
• 公開（公告）號: CN101308568A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 張鵬
• 申請（專利權）人: 北京展訊高科通信技術有限公司
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20;G06T1/60
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及多媒體處理芯片中芯片上的系統(SOC，System?on?Chip)的處理實時性領域，具體涉及一種基于FIFO的流水線實時處理的裝置。本發明還涉及一種利用該裝置提高流水線系統實時性的方法。

背景技術

數字多媒體處理芯片，特別是高清晰度視頻處理芯片對系統性能提出了很高的要求。但嵌入式系統的處理能力受到器件，電路等物理條件的限制，所以流水處理的運行方式被廣泛的應用到高性能的嵌入式多媒體系統中。復雜的多媒體系統被分為許多異構的處理單元(模塊)。模塊之間以流水的方式并行計算，流水線中下級模塊在處理前一個數據單元時，上級模塊并行的處理下一個數據單元。流水線的上下級之間用FIFO(先進先出隊列)交換和緩沖數據。

但系統中各模塊的處理速度不相同，甚至不固定(隨時間和輸入數據變化)，這給評價系統的整體性能帶來了挑戰。FIFO的深度是有限的，所以當FIFO為空時，FIFO后的下級模塊就需要等待前面的上級模塊處理完它需要的數據；當FIFO為滿時，FIFO前的上級模塊就需要等待后面的下級模塊處理完它正在處理數據，以釋放出上級模塊需要的緩沖空間。基于FIFO的流水線機制使得系統的處理速度不再是簡單的由各模塊單獨決定。

另一方面，由于降低系統成本和優化系統結構的需要，大塊數據被存儲到外存儲器中，圖2為現有技術的訪存結構，運算模塊采用直接訪問外存儲器控制器的方式進行訪存，而多個并行處理的運算模塊可能同時訪問外存儲器，從而造成了各模塊等待外存儲器控制器的響應時間不固定。外存儲器控制器的響應時間跟系統的當前請求和調度策略有關，沒有明確的上限。共享存儲和流水線機制結合起來，使得系統的性能分析更加復雜。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于FIFO的流水線實時處理的裝置，以確保數字多媒體嵌入式應用對系統實時性的要求。為此，本發明還要提供一種基于FIFO的流水線實時處理的方法。

為解決上述技術問題，本發明的基于FIFO的流水線實時處理的裝置，包括：一個主控制器、多級運算模塊、一個外存儲器、及一個外存儲器控制器，其中，還包括：

一個外存儲器前置緩沖器，用于接收各級運算模塊的訪存請求及數據，并向外存儲器控制器輸出訪存請求及數據，其輸入端連接主控制器和各級運算模塊，輸出端連接外存儲器控制器；

所述的主控制器，用于接收各級運算模塊發出的閑置信令，并向各級運算模塊、外存儲器前置緩沖器、和外存儲器控制器發送同步信令，它具有：一個高精度時鐘計數器，該主控制器的輸入端連接各級運算模塊，輸出端連接流水線中各級運算模塊、外存儲器前置緩沖器和外存儲器控制器；

所述的各級運算模塊，用于系統數據的運算處理，其上下級之間采用FIFO結構交換和緩沖數據，至少含有2個數據單元的數據緩沖區，其輸入端連接主控制器、上級運算模塊和外存儲器控制器，輸出端連接主控制器、下級運算模塊和外存儲器前置緩沖器；

所述各級運算模塊需要進行訪存時，其內部的訪存模塊分為兩個流水級別，包括：發送請求的子模塊(M11)及處理數據的子模塊(M12)；其中發送請求的子模塊(M11)上具有連接下級運算模塊及外存儲器前置緩沖器的輸出端，處理數據的子模塊(M12)上具有連接主控制器、上級運算模塊、及外存儲器控制器的輸入端；

所述的外存儲器控制器，被各級運算模塊所共用，用于控制對外存儲器的訪存和對各級運算模塊傳送數據，其輸入端連接外存儲器前置緩沖器，輸出端連接外存儲器和各級運算模塊；

所述的外存儲器，用于存儲各級運算模塊處理的大塊數據信息，對其訪存受外存儲器控制器的控制，其輸入端和輸出端均與外存儲器控制器連接。

本發明利用上述裝置進行實時處理的方法，包括如下步驟：

(1)主控制器定時向各級運算模塊、外存儲器前置緩沖器、及外存儲器控制器發送同步信令，每一個同步信令的發出視為一個新的工作周期的開始；

(2)流水線各級運算模塊開始處理下一個數據單元的數據，將處理好的數據發送至下級流水線的運算模塊，其間如果要訪問外存儲器時將訪存請求及數據發送至外存儲器前置緩沖器，另一方面也接收來自外存儲器控制器發送的數據，做進一步運算處理，在完成該數據單元所有數據的處理后向主控制器發送閑置信令；

(3)外存儲器前置緩沖器的寫入指針向前移動一個數據單元，并收集各級運算模塊發出的訪存請求及數據，存入其當前寫入指針指向的一個數據單元中；