多媒体应用的软件并行化及低功耗优化方法的研究与实现

发布时间：2017-03-20 22:01

  本文关键词：多媒体应用的软件并行化及低功耗优化方法的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着多核技术的发展,处理器性能得到了巨大提升。多核系统已经广泛渗入到移动设备、嵌入式设备和PC等领域。然而,很多公司普遍缺乏一种软件技术来充分利用多核平台的计算资源,软件设计和硬件资源的不协调造成系统性能的下降和资源的浪费。对多核平台串行程序的并行化研究具有重要价值,并得到学术界和工业界的广泛关注。针对多核处理器资源不能被充分利用的缺陷,本文首先对串行程序的并行化技术进行研究,以串行程序任务依赖为理论基础,设计出一套针对多媒体应用的并行化模板。然后,以JPEG静态图像编码标准为实例,开展基于JPEG编码算法的并行化研究。其次,结合本人实际做过的一个科研项目H.264视频解码标准的并行化设计为研究依据,对H.264解码算法为并行化方案加以深入的研究和分析。具体来说,本文主要开展如下工作:(1)多核时代计算机系统计算能力的快速提升,使得系统性能得到显著改善。然而,软件技术却没有跟上硬件技术的步伐。本文对多核处理器平台进行研究,设计针对多媒体应用的软件并行化模板。设计的串行程序并行化模板主要通过四个步骤实现软件的并行化编码设计,达到串行程序充分利用多核处理器资源的目的。(2)JPEG编码算法是目前业界最为流行的编码标准之一,基于JPEG编码算法的图像编码器在PC和移动设备中广泛使用。本文对JPEG静态图像编码标准进行研究,设计出JPEG编码算法的并行化方案,提升JPEG编码算法的性能的同时实现对多核资源的充分利用。(3)H.264视频解码标准目前最流行的视频编解码标准之一,H.264以其高压缩率和高性能受到诸多视频编解码应用的青睐。本文对H.264视频解码标准进行深入研究和分析,设计出H.264视频解码算法的并行化方案,实现H.264视频解码算法在性能和能耗等方面的优化。最后,针对以上研究工作,论文基于真实测试实例对本文的两个并行化案例进行实验。具体的,采用并行化编程模型OpenMP实现串行代码的并行化实现,并引入DVFS技术进一步降低系统能耗。实验结果证实上述技术能有效的提高系统的性能,使系统的速度提高30%以上,能耗降低至少25%。本文的研究工作对多核处理器上的软件并行化在移动设备、嵌入式设备、数据中心和服务器等领域的应用提供新的解决方案和思路。
【关键词】：软件并行化 多核处理器 JPEG H.264 OpenMP DVFS
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP332
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 研究目的及意义11
• 1.4 本文主要内容和研究成果11-12
• 1.5 文章组织结构12-15
• 2 技术背景论述15-27
• 2.1 引言15
• 2.2 多核处理器简介15-18
• 2.2.1 多处理器的发展历程16
• 2.2.2 多核处理器的结构16-17
• 2.2.3 多核处理器上的并行技术17-18
• 2.3 OpenMP18-23
• 2.3.1 OpenMP简介18-20
• 2.3.2 多线程的创建20
• 2.3.3 任务并行20-22
• 2.3.4 OpenMP在内核中的调度和映射22-23
• 2.4 DVFS23-26
• 2.4.1 DVFS简介23
• 2.4.2 能耗模型23-26
• 2.4.3 DVFS实现流程26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 并行化模型27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 软件并行化的模型方案27-33
• 3.2.1 任务划分27-28
• 3.2.2 并行性分析28-29
• 3.2.3 预处理29-31
• 3.2.4 并行化实现31-33
• 3.3 并行化中的节能模型33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 JPEG编码算法并行化研究35-45
• 4.1 JPEG标准简介35
• 4.2 JPEG编码算法分析35-38
• 4.3 JPEG-EN-DE并行化研究38-42
• 4.3.1 任务划分38-39
• 4.3.2 并行性分析39-40
• 4.3.3 预处理40-41
• 4.3.4 并行化实现41-42
• 4.4 节能的实现42-43
• 4.5 本章小结43-45
• 5 H.264解码并行化研究45-57
• 5.1 H.264标准简介45
• 5.2 H.264解码算法分析45-47
• 5.2.1 H.264基本定义45-46
• 5.2.2 H.264解码流程46-47
• 5.3 基于H.264标准的视频编解码软件47-49
• 5.3.1 JM软件简介48
• 5.3.2 JM软件解码流程48-49
• 5.4 JM并行化研究49-55
• 5.4.1 任务划分49-51
• 5.4.2 并行性分析51-54
• 5.4.3 预处理54-55
• 5.4.4 并行化实现55
• 5.5 本章小结55-57
• 6 实验评估57-67
• 6.1 JPEG并行化实验评估57-60
• 6.1.1 实验环境搭建57-58
• 6.1.2 实验结果58-60
• 6.1.3 实验结果分析60
• 6.2 H.264并行化实验评估60-66
• 6.2.1 实验环境搭建61-63
• 6.2.2 实验结果63-65
• 6.2.3 实验结果分析65-66
• 6.3 本章小结66-67
• 7 总结与展望67-69
• 7.1 本文总结67-68
• 7.2 未来研究方向的展望68-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-75
• 附录75
• A. 作者在攻读学位期间内发表的论文目录75
• B. 作者在攻读学位期间内参加的科研项目75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴正娟;职为梅;杨勇;范明;;并行化的粒子群技术[J];微计算机信息;2009年36期

2 齐书阳;;迎接并行化的明天[J];软件世界;2009年06期

3 曹琳,杨学军,金国华;两种并行化机制的分析[J];计算机研究与发展;1993年09期

4 金国华，，陈福接;并行化技术与工具[J];计算机研究与发展;1996年07期

5 蔡立志,童维勤,廖文昭;序列拼装程序的并行化研究与实现[J];计算机工程与应用;2003年14期

6 王伟;潘建伟;;有限差分法的并行化计算实现[J];电脑知识与技术;2008年07期

7 程锦松;;迭代法的并行化[J];安徽大学学报(自然科学版);1997年03期

8 陈再高;王s

本文编号：258494