[發(fā)明專利]影像處理系統(tǒng)中的快取存儲器管理方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610803576.0
• 申請日: 2016-09-06
• 公開（公告）號: CN107797757B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林和源
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)發(fā)科技股份有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06T1/60
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 湯在彥

本發(fā)明提供一種與影像處理系統(tǒng)中的快取存儲器上關(guān)的存儲器管理方法，應(yīng)用于包含多個儲存區(qū)域的快取存儲器。每一個儲存區(qū)域各自包含多個快取列且對應(yīng)于一原始畫面中的多個影像區(qū)塊。回應(yīng)于將一影像區(qū)塊的壓縮后數(shù)據(jù)存入快取存儲器的請求，對應(yīng)于該影像區(qū)塊的一儲存區(qū)域被選出，做為一目標(biāo)儲存區(qū)域。接著，適用于該影像區(qū)塊的一目標(biāo)快取列使用順序被決定。隨后，該影像區(qū)塊權(quán)利要求壓縮后數(shù)據(jù)被存入該目標(biāo)儲存區(qū)域，使該影像區(qū)塊的壓縮后數(shù)據(jù)在被存入該目標(biāo)儲存區(qū)域后符合該目標(biāo)快取列使用順序。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明與存儲器相關(guān)，并且尤其與用以儲存影像數(shù)據(jù)的快取存儲器(cache)的管理技術(shù)相關(guān)。

背景技術(shù)

在電子系統(tǒng)中，快取存儲器用以暫存處理器近期內(nèi)剛使用過或?qū)⒖赡苁褂玫纳倭繑?shù)據(jù)。相較于容量較大的主存儲器，快取存儲器存取數(shù)據(jù)的速度較快，但硬件價格較高。一般而言，主存儲器是利用動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(dynamic random access memory,DRAM)實現(xiàn)，而快取存儲器是利用靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(static random access memory,SRAM)實現(xiàn)。在需要某一筆特定數(shù)據(jù)時，處理器會先至快取存儲器中尋找，并且在無法尋得該筆數(shù)據(jù)的情況下，才轉(zhuǎn)至主存儲器中尋找。在快取存儲器中成功尋得目標(biāo)數(shù)據(jù)的情況稱為快取命中(cache hit)，失敗則稱快取錯失(cache miss)。

一快取存儲器包含多個快取列(cache line)。因快取存儲器的容量有限，每一快取列通常會為多組不同的數(shù)據(jù)所共用。以動態(tài)影像處理程序為例，一張待處理的畫面常被分割為多個大小相同的影像區(qū)塊；當(dāng)快取存儲器的容量不足以同時存放所有的影像區(qū)塊，其中的每一個儲存區(qū)域(包含一個或多個快取列)會被設(shè)計為各自對應(yīng)于多個影像區(qū)塊。實務(wù)上，一般是以影像區(qū)塊于其所屬畫面中的相對位置為依據(jù)，選擇應(yīng)將該影像區(qū)塊存放在快取存儲器中的哪一個儲存區(qū)域。舉例而言，起始座標(biāo)具有某一共同點(例如x座標(biāo)值的末五個位元皆為00000)的影像區(qū)塊會對應(yīng)于快取存儲器中的同一個儲存區(qū)域。假設(shè)兩個影像區(qū)塊A、B對應(yīng)于快取存儲器中的同一個儲存區(qū)域。若影像區(qū)塊A先被擷取至快取存儲器中存放，處理器將影像區(qū)塊B寫入該儲存區(qū)域時會覆蓋掉影像區(qū)塊A的數(shù)據(jù)，反之亦然。

為了節(jié)省自快取存儲器存取影像數(shù)據(jù)時需要的傳輸頻寬，目前有一種做法是對影像數(shù)據(jù)先施以簡單的壓縮處理，再將壓縮后的影像數(shù)據(jù)存入快取存儲器。若原本儲存一個未經(jīng)壓縮的影像區(qū)塊需要八個快取列的空間，儲存一個壓縮后的影像區(qū)塊所需要的快取列數(shù)量必然會小于或等于八。于實際應(yīng)用中，顧及各影像區(qū)塊的可壓縮率并不相同，通常還是會為每個影像區(qū)塊在快取存儲器中保留八個快取列的儲存空間。

圖1(A)呈現(xiàn)包含八個快取列的一儲存區(qū)域的示意圖。圖1(B)和圖1(C)呈現(xiàn)影像區(qū)塊A、B各自的壓縮后數(shù)據(jù)與儲存區(qū)域100的相對關(guān)系范例。如圖1(B)所示，假設(shè)影像區(qū)塊A的壓縮后數(shù)據(jù)首先被存入儲存區(qū)域100，且占據(jù)了其中50％的空間(四個快取列)。隨后，如圖1(C)所示，回應(yīng)于將影像區(qū)塊B存入快取存儲器的請求，影像區(qū)塊B的壓縮后數(shù)據(jù)被存入儲存區(qū)域100，并占據(jù)其中75％的空間(六個快取列)。根據(jù)現(xiàn)行的快取存儲器管理方式，無論影像區(qū)塊的可壓縮率高或低，存入儲存區(qū)域100的數(shù)據(jù)一律是由同一個位置(圖中以箭號110指示處)開始存放。因此，后來存入的影像區(qū)塊B的壓縮后數(shù)據(jù)會將原本存放于儲存區(qū)域100中前四個快取列的影像區(qū)塊A的壓縮后數(shù)據(jù)全部覆寫掉。在這個情況下，若處理器至快取存儲器中尋找影像區(qū)塊A，便會得到完全快取錯失的結(jié)果，因而必須至主存儲器中重新擷取整個影像區(qū)塊A。

假設(shè)隨后影像區(qū)塊A的壓縮后數(shù)據(jù)再次被寫入儲存區(qū)域100。如圖1(D)所示，影像區(qū)塊A的壓縮后數(shù)據(jù)僅會覆寫掉影像區(qū)塊B的壓縮后數(shù)據(jù)的一部分(前四個快取列)，而影像區(qū)塊B的壓縮后數(shù)據(jù)的另一部分(后兩個快取列)會被保留在儲存區(qū)域100中。在這個情況下，若處理器至快取存儲器中尋找影像區(qū)塊B，得到的結(jié)果將為前四個快取列為快取錯失，后兩個快取列為快取命中。也就是說，處理器僅需至主存儲器中重新擷取影像區(qū)塊B對應(yīng)于該前四個快取列的影像數(shù)據(jù)。由此可看出，平均而言，相較于未采用壓縮處理的情況，對影像區(qū)塊施以壓縮處理能小幅提高快取命中率。