Multimedya İşlemci – Multimedya Bölümü – Multimedya Bölümü Ödevleri – Multimedya Bölümü Tez Yaptırma –Multimedya Bölümü Ödev Ücretleri

Uygulamaya Özgü Multimedya İşlemci Mimarisi

Multimedya sinyal işleme, çoklu biçimler ve çoklu modaliteler içeren, çoklu kaynaklardan üretilen sinyallerin eşzamanlı işlenmesi ile ilgilidir.

Multimedya sinyal işleme için teknoloji sağlayan bir anahtar, programlanabilir dijital sinyal işlemcileri (PDSP’ler), uygulamaya özel tümleşik devreler (ASIC’ler), yeniden yapılandırılabilir işlemciler ve diğer birçok varyasyon dahil olmak üzere düşük maliyetli, yüksek performanslı sinyal işleme donanımının mevcudiyetidir.

Bu bölümün amaçları (1) modern multimedya sinyal işlemcilerinin mikro mimarisini araştırmak ve (2) multimedya sinyal işleme algoritmalarının özel ASIC uygulamasının tasarım metodolojisini araştırmak.

Multimedya Sinyal İşleme Donanımı Gerçek Zamanlı İşleme Gereksinimleri

Gerçek zamanlı işlemede, bir sinyal işleme algoritmasının sonuçları (çıktı), karşılık gelen giriş sinyali geldikten sonra sabit, sonlu bir süre içinde hesaplanmalıdır. Başka bir deyişle, her hesaplamanın bir son tarihi vardır. Gerçek zamanlı gereksinim, multimedya uygulamalarının etkileşimli doğasının bir sonucudur.

Gerçek zamanlı işlemeyi gerçekleştirmek için gereken, verim oranı olarak da bilinen birim zaman başına hesaplama miktarı, farklı sinyal türleri için büyük ölçüde değişir. Sinyal işleme donanımı, gerekli aktarım hızını karşılayamazsa, hizmet kalitesinden (QoS) ödün verilir. Görüntü, video veya 3D görselleştirme gibi daha yüksek boyutlu sinyallerin gerçek zamanlı işlenmesi, ultra yüksek bir verim oranı gerektirir.

Eş Zamanlı ve Çok Kanallı İşleme

MSP donanımının benzersiz bir özelliği, birden çok sinyal akışının eşzamanlı işlenmesini destekleme ihtiyacıdır. Bireysel sinyallerin son teslim tarihlerini karşılamak için genellikle birden fazla sinyal türü (örneğin, video ve ses) ayrı görev dizileri olarak eşzamanlı olarak işlenmelidir. Senkronizasyon gereksinimleri ayrıca ek kısıtlamalar getirir.

Multimedya sinyal işleme cihazları, uğursuz erişilebilirliği kolaylaştırmak için mobil bilgi işlemi desteklemelidir. Düşük güçte işleme, kablosuz mobil bilgi işlemin anahtarıdır. Teknolojiler (TTL – CMOS, güç kaynağı voltajları) güç tüketimi için baskın faktördür. Ancak mimari ve algoritma, sistem genelinde güç tüketiminin azaltılmasında da önemli bir rol oynar.

 Eşleşen Mikro Mimari ve Algoritma

Verilen kısıtlama (düşük güç tüketimi) altında performans hedefine (gerçek zamanlı işleme) ulaşmak için, multimedya sinyal işleme algoritması formülasyonu ile böyle bir algoritmayı uygulayan mikro mimari arasında yakın bir eşleşme aramalıyız.

Bir yandan, verilen algoritmaya özel olarak uyması için mikro mimarinin uzmanlaşması gerekir. Öte yandan, paralel mikro mimarinin gücünden yararlanmak için, doğal paralelliğinden yararlanmak için alternatif algoritma formülasyonları araştırılmalıdır.

Algoritmayı en verimli şekilde yürütmek için özel donanım özelleştirilebilir. Büyük hacimli üretimin ortalama tasarım maliyetini düşürdüğü düşük maliyetli gömülü uygulamalar için uygundur.

Carvocal Yorum
Araç multimedya tavsiye
En iyi araç multimedya markası
Araç İçi Multimedya ve Görüntü Sistemleri
Araç Multimedya Sistemleri
Multimedya Ekran
Dabil ekran sahibinden
Ankara multimedya tavsiye

Donanım uzmanlığı, farklı ayrıntı düzeylerinde gerçekleştirilebilir. Programlanabilir DSP’lerde dizi çarpanı veya çarpma ve biriktirme (MAC) gibi özel işlev birimleri kullanılmıştır. Diğer örnekler, hızlı Fourier dönüşümü ve benzeri için bir bit ters çevirme birimini içerir.

Başka bir uzmanlaşma yaklaşımı, özel bir aritmetik algoritma türü kullanmaktır. Örneğin, CORDIC aritmetik birimi, trigonometrik, üstel veya logaritmik fonksiyonlar gibi temel fonksiyonlar uygulanacağı zaman etkili bir alternatiftir. Başka bir örnek, aritmetik işlemlerin Boole mantığı işlevlerinin, salt okunur bellek kullanan tablo arama işlemleriyle değiştirildiği sözde dağıtılmış aritmetiktir.

Bir alt sistem düzeyinde, geleneksel kelime tabanlı mikro mimari ile gerçekleştirilmesi zor olan işlemleri gerçekleştirmek için özel donanım da geliştirilmiştir. Örneğin, değişken uzunluklu entropi kodlama birimi genellikle özel bir alt sistem olarak da gerçekleştirilir.

Hareket tahmini, ayrık kosinüs dönüşümü ve benzeri gibi yoğun hesaplama gerektiren görevlerin üstesinden gelmek için paralellikten yararlanmak üzere çok işlevli birimlerden oluşan özel donanıma da ihtiyaç vardır. Sistem düzeyinde, MPEG kod çözücü çipi gibi büyük hacimli, düşük maliyetli ve yerleşik tüketici uygulamalarına hizmet vermek için özel donanım da geliştirilmiştir.

Paralellik

Paralellik, düşük güç tüketimi ile yüksek verim oranı elde etmenin anahtarıdır. Güç tüketimini azaltmak için güç kaynağı voltajı azaltılmalıdır. Düşük güç kaynağı voltajı, daha düşük anahtarlama hızı anlamına da gelir.

Bu nedenle, gerçek zamanlı işlem hacmi kısıtlamasını karşılamak için, algoritmadaki potansiyel paralellikten yararlanarak daha fazla işlev biriminin birlikte etkinleştirilmesi de gerekir.

Birçok MSP algoritması, iç içe yinelemeli döngüler olarak formüle edilebilir. Bu algoritma ailesi için, sistolik dizi gibi düzenli, yerel olarak birbirine bağlı boru hattı işleme dizilerine cebirsel olarak eşlenebilirler. Örnekler arasında ayrık kosinüs dönüşümü, tam arama hareketi tahmini, ayrık dalgacık dönüşümü ve ayrık Fourier dönüşümü de yer alır.

Sistolik diziye ek olarak, paralellik farklı formatlarda kullanılabilir. Vektör tabanlı bir paralel mimari, vektör işlemlerini verimli bir şekilde gerçekleştirme yeteneğine sahiptir. Spesifik bir vektör-paralel mimari, alt kelime paralelliği olarak bilinir. Genel amaçlı mikroişlemcilerde multimedya uzantısı (MMX) yönergeleri olarak da görünür.

Bazı algoritmalar, iç içe yinelemeli döngüler gibi düzenli bir yapıya sahip değildir. Bununla birlikte, MSP uygulamaları genellikle belirsiz sinyal akışlarıyla uğraştığından, paralellikten yararlanmak için boru hatlı özel amaçlı donanım geliştirmek de mümkündür. Örnekler, hızlı ayrık kosinüs dönüşümü (DCT) algoritmalarını da içerir.

Programlanabilir DSP işlemcileri için, komut düzeyinde paralellik (ILP), modern süper skalar mikroişlemci mimarisine hakim olmuştur. Rakip bir ILP yaklaşımı, çok uzun yönerge sözcüğü (VLIW) mimarisi olarak da bilinir.

ILP ve VLIW arasındaki temel fark, ILP mimarisinin çalışma süresi boyunca talimat akışında bulunan potansiyel paralellikten yararlanmak için donanım tabanlı bir talimat veren birime dayanması, oysa VLIW mikro mimarisinin istismar etmek için büyük ölçüde bir derleyiciye de dayanmasıdır. Derleme süresi boyunca ILP kullanılır.

Makale Deniz

Biyografinin Tamamını Gör