嵌入式多媒体系统中硬件加速技术的应用

发布时间：2020-04-06 16:02

【摘要】： 消费类电子产品的快速发展使得嵌入式多媒体系统的性能要求随之提升。随着消费电子产品性能的不断增强,越来越多的嵌入式多媒体系统希望能够支持速度快、性能强劲的图形系统,嵌入式图形加速器在嵌入式多媒体系统中的应用开始崭露头角,并逐渐在嵌入式多媒体系统中得到广泛和深入的应用。 本文针对ARM体系结构的多媒体应用处理平台,重点研究嵌入式多媒体系统中2D硬件图形加速器的应用,包括嵌入式操作系统平台的建立、2D硬件图形加速器驱动程序和专用图形库的设计与实现以及基准图形性能的测试(Graphic Benchmark Test)。课题需要解决的关键问题是在嵌入式系统中能够充分发挥硬件性能的驱动程序和友好高效的用户空间图形库的设计与实现。在设计和实现过程中,本文主要完成了以下的工作: (1)设计了一个自适应的无缝软硬件图形加速架构。该架构建立了软硬件统一的指令执行体系,将软件图形指令转化为硬件图形指令相似的格式,因此统一了软硬件指令界面;同时利用等待事件中断,实现了软硬件加速图形指令的无缝连接,不但屏蔽了软硬件加速的细节,同时也保证了指令按正确顺序执行。 (2)提出了基于运算量的缓冲区提交策略。该策略首先建立图形指令执行时间的评估模型,并通过实验数据求得模型的主要参数。在模型应用上,通过估算缓冲区的总体执行时间,结合系统计时器来决定缓冲区提交的时机。除了进一步屏蔽硬件细节之外,还能改善高负荷情况下屏幕的响应速度。 (3)在基于Marvell PXA300处理器的硬件平台之上,完成了嵌入式Linux操作系统上对硬件图形加速器的软件支持,包括设备驱动程序和专用图形库的设计与实现;同时通过选择合适基准图形测试程序,测试该硬件和软件系统在嵌入式平台上的整体的表现。 测试结果显示,在集成了2D硬件图形加速器的嵌入式平台上,系统图形性能相对纯软件运算有了质的飞跃,相对纯软件加速方法,硬件加速技术使得图形运算速度提升了8-20倍;并且在保持友好用户界面的基础之上,大大降低CPU占用率(平均占用率低于20%);同时,由于降低了CPU占用率,使得整体功耗有所降低。由此可见,硬件加速技术在嵌入式多媒体系统中具有相当的应用价值,同时拥有很大的发展潜力。
【图文】：

整个处理器硬件上就支持六个不同类型的进程并行。图 2- 2 是 VisoMT 处理器的编程模型。当一个子线程被创建的时候，就会被分配到一个 M-core 中去，并且拥有一套自己的寄存器。流处理核心来负责传输数据，它通过预读，来传输成块的数据，从而降低传输开销。主线程和各分支线程分工合作，，可以使整个程序的运行状态达到最佳，并且充分利用到硬件的性能。

玛里兰大学的 SHAOXIONG HUA、Synopsys、GANG QU 和 SHUVRA S.BHATTACHARYYA 提出一种基于概率的嵌入式多媒体系统的整体设计思路[8]，他认为在许多嵌入式多媒体系统中，并不需要严格达到硬实时性的要求，偶尔的图 2- 3 VisoMT 测试结果Fig 2- 3 Test result of VisoMT
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP332

【引证文献】

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3 高齐;二维图形加速器设计与实现[D];中国舰船研究院;2011年

4 郑佳晶;基于ARM的多媒体网络通信操作终端的研究[D];东北大学;2011年

5 肖强;Android图形显示硬件加速和音频系统的研究与移植[D];武汉理工大学;2012年

本文编号：2616725