[实用新型]基于预先解码分析的数据信息缓存管理系统

说明书

技术领域

本实用新型属于嵌入式可重构设计领域，具体涉及一种基于预先解码分析的数据信息缓存管理系统，更具体涉及一种媒体处理可重构系统中基于预先解码分析的数据信息缓存管理系统。 

背景技术

将通用处理器(GPP，General Purpose Processors)的灵活性和专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)的高效性结合的一种计算体系结构，可重构计算架构近些年来在嵌入式系统设计方面获得了越来越广泛的关注，其主要的应用领域包括多媒体处理、移动通信、数字信号处理、数据加解密等。随着媒体应用的性能要求和计算复杂度越来越高，粗粒度可重构架构的计算资源也成倍增加，一些架构使用了多个可重构阵列来完成这些应用。然而，在计算资源增加的同时，计算资源对于数据流的要求也进一步增大。随着处理器速度与存储器访问速度的差距不断增大，面向应用的系统级芯片中存储子系统的访问延迟已经成为可重构系统性能的瓶颈，很大程度上限制了整体性能的提升。如何优化可重构系统存储子系统，减少访问延迟成为可重构系统研究的关键。 

优化可重构存储子系统，减少访问延迟主要从两个方面来考虑：1、访问外部存储器本身的特点；2、媒体算法固有的数据流特点。 

基于成本考虑，目前作为外部存储器用的比较多的是同步动态随机存储器(SDRAM)结构，对于同步动态随机存储器，其主要有如下特点：1、它由Bank(组)、Page(页)和Column(列)这三个基本单元构成；2、它支持以Burst(猝发)方式进行连续读写。在外部存储接口设计中，可以充分利用这两个特性来提高以同步动态随机存储器为外存的芯片的性能。由于特性1，应当尽量减少对外部存储器的次数，减少数据访问时带来的换页延迟。由于特性2，尽量延长访问存储器的猝发长度，减少多次访问造成的固定延时。因此在访问以同步动态随机存储器结构为外部存储器的时候，应该尽量考虑以上两个特性，以提高数据访问效率。 

对于媒体算法，主要有两个特点：1、按照宏块处理数据；2、参考图像会用到多次。媒体数据图像在外部存储器中按帧存放，每一帧图像按照光栅扫描方式存放在外部的同步动态随机存储器中。由于媒体算法按宏块处理，而宏块中上下两行数据在地址空间中不连续，因此读取宏块时可能会引起多次换行。例如，假设每行同步动态随机存储器存储1024Byte数据，媒体像素数据大小为1Byte， 则对于分辨率为1080p即包含1920*1080像素的帧数据，由于帧内每行数据都分布在不同的行中，因此当读取帧内宏块时需要多次换行，由此造成严重的数据访问延迟。由于媒体数据具有时间和空间局部性，特别是重建相邻宏块时，会多次用到同一参考帧数据，比如在H.264中预测一个8×8的亮度块，那么它在最坏情况下需要参考数据为(8+5)×(8+5)＝169bytes。如果将它分割为4个4×4块进行处理，那么它需要的参考数据为(4+5)×(4+5)×4=324Bytes，它的重复数据达到155Bytes。同理，如果预测16×16的亮度块，相应情况下其相应所需数据和重复数据分别为441Bytes和855Bytes，此时重复数据将达到有效数据的2倍。 

实用新型内容

实用新型目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种基于预先解码分析的数据信息缓存管理系统，通过尽量利用重复数据，减少数据传输时间，减少数据带宽占用及在外部存储器中的换行延迟，以提高大规模粗粒度可重构系统的数据访问效率，使得性能提升。 

技术方案：为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的第一种技术方案为一种基于预先解码分析的数据信息缓存管理系统，包括流媒体处理器模块、数据信息预取FIFO(First Input First Output，先入先出队列)模块、数据信息缓存单元和数据信息缓存控制器模块； 

所述流媒体处理器模块：用于解析从外部存储器取得的码流中的宏块，生成处理该宏块对应的数据信息条目，并将该数据信息条目输出到数据信息预取FIFO模块； 

所述数据信息预取FIFO模块：用于依次存储所述流媒体处理器模块生成的数据信息条目； 

所述数据信息缓存单元：用于缓存从外部存储器中取到的数据块； 

所述数据信息缓存控制器模块：用于根据数据信息FIFO模块中的数据信息条目，判断所需的数据信息是全部存在于数据信息缓存单元中，或者是部分存在或者是全部不存在于数据信息缓存单元中，并根据判断结果将数据信息缓存单元中相应的数据块形成可重构计算单元所需的数据块，最后发送至相应的可重构阵列。