PROCESADORES DE SEÑALES DE VIDEO VSP2000

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

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

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

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

5. Video Signal Processors VSP2000 CORE: ARQUITECTURA 5

6. Video Signal Processors VSP2000 COREIO: ARQUITECTURA 6

7. Video Signal Processors VSP2000 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 7

8. Video Signal Processors VSP2000 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 8

9. Video Signal Processors VSP2000 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 9

10. Video Signal Processors VSP2000 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. 10

11. Video Signal Processors VSP2000 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 11

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

13. Video Signal Processors VSP2000 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. 13

14. Video Signal Processors VSP2000 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 14

15. Video Signal Processors VSP2000 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 15

16. Video Signal Processors VSP2000 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 16

17. Video Signal Processors VSP2000 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) 16

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

19. Video Signal Processors VSP2000 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 18

20. Video Signal Processors VSP2000 Referencias • www.siliconhive.com • www.wikipedia.es • www.nxp.com • www.embedded.com 19