[發明專利]一種基于SGDMA的圖像分割處理裝置

有效

• 申請號: 201110440465.5
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102566958A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 蘭進城;景博;曹捷;林文富
• 申請（專利權）人: 廣東威創視訊科技股份有限公司
• 主分類號: G06F3/14
• 分類號: G06F3/14
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李贊堅;曹志霞

技術領域

本發明涉及數字圖像處理技術，尤其涉及一種基于SGDMA的圖像分割處理裝置，其特別適用于大型數字拼接顯示墻領域。

背景技術

DMA(Direct?Memory?Access，直接內存存取)是高速數據傳輸的一種理想方式，DMA方式將數據在內存與I/O設備之間直接傳輸，其數據操作由DMA控制器完成而不需更CPU的參與，因而大大地提高了CPU的利用率。

DMA有兩種實現方式：一種是塊傳輸式DMA(block?DMA)方式；另一種是SGDMA(Scatter?Gather?DMA，分散聚合式DMA)方式，可以將非連續存儲的數據搬移到連續地址空間，反之也行。

DMA傳輸數據的過程中通常要求源物理地址和目標物理地址是連續的，但在某些應用中會出現源物理地址和目標物理地址不連續的情況，則DMA傳輸要分成多次完成。針對這類應用，SGDMA方式通過一個DMA鏈表描述物理不連續的存儲器。DMA控制器傳輸完一塊物理連續的數據后，根據DMA鏈表傳輸下一塊物理連續的數據，最后發起一次中斷。

目前，DMA已得到廣泛應用。比如，在圖像處理領域，現有的圖像處理過程大致如下：采集圖像數據，用DMA方式通過PCIE(Peripheral?Component?Interconnection?Express，外設組件互連標準擴展)總線將采集到的圖像數據傳送到顯存或者內存，然后利用GPU(Graphic?Processing?Unit，圖形處理器)或者CPU對圖像數據進行處理。

對于大型數字拼接顯示墻領域來說，則需要多個GPU同時處理一副完整的圖像，每個GPU只需要處理其中的一小塊數據。因此，圖像分割技術在這種情況下顯得尤為重要，簡述如下。

請參見圖1，是現有圖像分割處理裝置的示意圖。該圖像分割處理裝置包括：數據采集器101，用于將采集視頻解碼芯片100解碼后的圖像數據，并將采集的圖像數據存儲到外部存儲器104中；DMA控制器102，用于將存儲在外部存儲器104中的圖像數據傳輸到顯存/內存105中；CPU?107，可以將DMA鏈表(具體結構形式請參見圖2)存儲到外部存儲器104或顯存/內存105中；GPU?108，用做圖像處理，其中包含圖像分割器106，用于實現對圖像的分割。

如圖1所示，由于有多個單元會對外部存儲器104進行讀寫操作，因此，為了避免產生沖突，可以通過仲載器103來控制這些不同單元對外部存儲器104的操作。具體而言，在數據采集器101和DMA控制器102對外部存儲器104進行讀寫操作時，由仲裁器103用于分配讀寫操作的控制權。例如，若數據采集器101向外部存儲器104發起讀寫請求，而DMA控制器102未發起讀寫請求，此時仲裁器103將外部存儲器104的讀寫控制權分配給數據采集器101；若數據采集器101和DMA控制器102同時發起讀寫請求，此時仲裁器103可以優先將讀寫控制器權分配給DMA控制器102。

需要說明的是，上述圖像分割處理裝置中的DMA控制器102、數據采集器101、仲裁器103都可以由FPGA(Field?Programmable?Gate?Array，現場可編程門陳列)來實現。

如圖2所示，上述DMA鏈表可以由CPU?107根據需要傳輸的數據的外部存儲地址、數據大小、以及顯存或內存的地址等信息而預先生成。如圖2所示，該DMA鏈表可以是單向結構或環形結構，其中包括數據源地址和數據目的地址。還可進一步包括控制字和下一節點指針等信息，其中控制字中包含數據位寬、數據塊大小、當前塊傳輸結束是否引發中斷等控制信息。DMA塊傳輸可看作是只含有一個節點，且下一節點指針總是指向當前節點的散列傳輸。

由前文可知，現有技術在分割處理一副完整圖像時，是其將一副圖像數據完整地同時傳送到每個GPU?108，然后由GPU?108完成圖像的分割功能。這種圖像分割方式的缺點是：

(1)該分割方法將一副圖像數據完整地傳送到每個GPU，而實際上每一GPU需要的只是其中的一部分數據，這導致數據在傳輸過程中需要占用總線的帶寬，因此，這種方法導致總線上帶寬的利用率較低；

(2)圖像數據是從外部存儲器取出來的，過多的無效數據也會降低外部存儲器的帶寬利用率；

(3)由GPU實現圖像分割功能，增加了GPU編程的復雜度。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于SGDMA的圖像分割處理裝置，可以提高帶寬利用率。