PROCESADORES DE SEÑALES DE VIDEO VSP2000 PALOMA FUENTES Microprocesadores para Comunicaciones – 5º ETSIT.

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1 PROCESADORES DE SEÑALES DE VIDEO VSP2000 PALOMA FUENTES Microprocesadores para Comunicaciones – 5º ETSIT

2 Video Signal Processors VSP2000 2 INDICE  Introducción  Arquitectura general procesadores SH  La serie VSP2000  Ejemplo de uso  Rendimiento  Conclusiones  Referencias

3 Video Signal Processors VSP2000 3 INTRODUCCIÓN  Desarrollo para Embedded Systems  Beneficios ASICs + DPSs  Integración en SoCs

4 Video Signal Processors VSP2000 4 ARQUITECTURA GENERAL  Esquema de procesador común  Procesador -> 1 o más células interconectadas  Célula -> Core + CoreIO

5 Video Signal Processors VSP2000 5 CORE: ARQUITECTURA

6 Video Signal Processors VSP2000 6 COREIO: ARQUITECTURA

7 Video Signal Processors VSP2000 7 COREIO: Características  Observación y control  Acceso a datos de alto ancho de banda  Datos de stream y sincronización  Interfaces maestro y esclavo  Protocolos de comunicación estándar

8 Video Signal Processors VSP2000 8 HIVECC: Reducción de la complejidad Hardware  Datapath del Core totalmente visible al compilador y ortogonal  Asigna y programa interconexiones dentro del Core y estados individuales del pipeline de las FUs  Visibilidad de memorias y buffers locales  Controla datapaths con de 1 a 10 Issue Slots vs 5-8 de los tradicionales  Número de bits más denso, pero más eficiente  Posibilidad de compilar de diferentes maneras el código en un Core datapath  Instrucciones altamente configurables -> Diseño para dominio específico de aplicación

9 Video Signal Processors VSP2000 9 LA SERIE VSP2000  Displays de alta definición HD  Algoritmos extremadamente complejos  Arquitectura de bloque flexible, de bajo coste y bajo consumo -> Solución IP muy atractiva para consumidores de SOCs de PSV

10 Video Signal Processors VSP2000 10 LA SERIE VSP2000  Funciones de pre/post procesado  Codificación/decodificación de H.264, MPEG, MPEG4, VC1 y MPEG2  Múltiples bloques VSP con varios ISs y arquitectura SIMD -> Eficiente decodificación de H.264 con resolución HD.

11 Video Signal Processors VSP2000 11 LA SERIE VSP2000: Flexibilidad  Algoritmo de estimación de movimiento  Tamaño de los bloques para estimación y compensación  Tamaño de la ventana de interés  Soporte para submuestreo y trasposición de datos  Dirección de procesado de vídeo

12 Video Signal Processors VSP2000 12 LA SERIE VSP2000: Arquitectura  Arquitectura basada en sistema de bloques y jerarquía de memorias  Jerarquía de las memorias

13 Video Signal Processors VSP2000 13 LA SERIE VSP2000: Arquitectura  Jerarquía de memorias L2 Memoria Externa – Planos de video L1 SVMEM – Región del plano L0 BVMEM – Ventana de Interés  La BVMEM se rellena con la SVMEM y, en ocasiones, con la memoria externa  Esquema unificado -> Memoria On-Chip más pequeña y diseño más modular.

14 Video Signal Processors VSP2000 14 Bloque VSP: Arquitectura  Compuesto por DMA y el VSP  DMA Interfaz con el sistema Lecturas/escrituras durante ejecución Difererentes precisiones de datos configurables Soporta transacciones de comunicaciones 1D y 2D

15 Video Signal Processors VSP2000 15 Bloque VSP: Arquitectura  VSP - Máquina VLIW e ISE vectorial - Compilan ANSI-C - Tamaño del vector configurable: 2, 4 u 8- ways SIMD (potencias de 2 hasta 128) - Contiene las memorias vectoriales - Se intercomunican bloque-a-bloque o mediante las DMAs. También con FIFOs de 32 bits para sincronismo y datos escalares  VSP - Contienen FUs: Aritmética y lógica vectorial, multiplicación/acumulación vectorial, desplazamiento vectorial,etc… - Compueto por PSEs, unidades de procesado y almacenamiento, formados por una Core y una CoreIO cada uno - PSEs de aritmética y control para datos escalares, y PSEs vectoriales para datos vectoriales

16 Video Signal Processors VSP2000 16 Ejemplo de uso Codificador/decodificador de video  Decodificación H.264 de alto nivel 1080p@30fps  Codificación H.264 de alto nivel 720@30fps  Usando TSMC90G 1255k puerta lógicas 105kB de memoria de datos y 210kB de programa Area layout: 6-9nm2  Consumo de potencia Tecnología Pico de potencia dinámico TSMC 90 G 255mW TSMC 65 G 137mW TSMC 65 LP 164mW

17 Video Signal Processors VSP2000 16 Rendimiento  Bloque VSP 16-way SIMD a 250MHz, con tasa de salida 1920x1080p@30fps -> 19% de la carga del procesador (de-entrelazado)  Bloque VSP 32-way SIMD a 250MHz, con tasa de salida 1920x1080p@30fps -> 29% de la carga del procesador (Sobel)

18 Video Signal Processors VSP2000 17 Rendimiento  Similar para diferentes tipos de codificación  Escalabilidad para mejorar el rendimiento

19 Video Signal Processors VSP2000 18 Conclusiones  La arquitectura de bloques, la jerarquía de memorias y la explotación de las formas de paralelismo proporcionan escalabilidad, flexibilidad y el alto rendmiento necesario.  Extensión de la vida del producto con el upgrade del firmware  Preprocesado, cod./decod. y postprocesado en una sola solución

20 Video Signal Processors VSP2000 19 Referencias  www.siliconhive.comwww.siliconhive.com  www.wikipedia.eswww.wikipedia.es  www.nxp.comwww.nxp.com  www.embedded.comwww.embedded.com