Universidade Federal do Rio Grande do Sul Programa de Pós-Graduação em Computação Exploração do espaço de projeto para uma arquitetura de processamento.

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1 Universidade Federal do Rio Grande do Sul Programa de Pós-Graduação em Computação Exploração do espaço de projeto para uma arquitetura de processamento de imagem André Borin Soares

2 Introdução O uso de processamento de imagens tem sido cada vez maior em uma grande variedade de aplicações Sistemas embarcados fazem parte de um conjunto de aplicações que está sujeito a restrições quanto ao consumo de potência

3 Durante o desenvolvimento de um sistema surgem as seguintes questões: –Qual será a arquitetura? –Quais serão os componentes? –Os componentes atingirão a especificação e satisfarão as restrições do sistema? Potência Área Desempenho

4 Como acelerar a tomada de decisões durante o projeto? –Obter o quanto antes estimativas de consumo/desempenho de componentes –Buscar em uma biblioteca componentes pré- caracterizados

5 A finalidade do trabalho é avaliar diferentes implementações de uma arquitetura para processamento de imagem quanto ao desempenho e potência consumida

6 Com base nesta avaliação pode-se escolher qual das implementações é mais adequada para fazer parte de uma determinada plataforma, dadas restrições de desempenho e potência.

7 O componente a ser simulado: Bloco para realização da transformada Wavelet –Utilizado nos padrões de compactação JPEG2000 e MPEG4 –Introduz menos artefatos na imagem conforme aumenta-se a compactação

8 Método –Determinação dos pontos no espaço de projeto a serem explorados –Construção de um modelo de cada arquitetura (CAD) –Comparação em termos de desempenho (contagem do número de ciclos) e potência (número de capacitâncias sendo chaveadas)

9 Características das arquiteturas: DSP - Software: –arquitetura dedicada a realização de processamento de sinal Hardware - VHDL –arquitetura dedicada a realização do algoritmo da transformada

10 Modelo do DSP Modelo em nível RTL Componentes do DSP descritos em C Código da transformada escrito em assembly Utilizada aritmética de ponto fixo

11 Modelo do DSP Componentes do DSP: –MAC Multiplicador e somador –ULA ULA-Somador, operações lógicas –Shifter Shifter Array

12 Modelo do DSP Componentes do DSP: –DAG Gerador de endereços para dados –Controle de Programa (CP) PC, Pilhas para gerenciamento de loops –Controles ULA, MAC, DAG, SHIFTER,CP

13 Modelo do DSP Componentes do DSP: –Bancos de registradores em cada um dos componentes Modelo final para caracterização do consumo de potência: –183 linhas

14 Arquitetura dedicada

15 Resultados: desempenho DSP: –6621 (13242 interno) ciclos de clock para um nível da transformada 16x16 Arquitetura dedicada: –320 ciclos de clock para cada nível da transformada 16x16

16 Diferença no desempenho Filtragem: –A.D. - 1 ciclo de clock (6 coeficientes) –DSP - 6 ciclos de clock (6 coeficientes) O DSP realiza 2 passagens (1 passa-baixas e 1 passa-altas) O DSP armazena o resultado de cada linha em um buffer, antes de gravar na memória Cada ponto filtrado: –deslocamento 1 bit para a direita –movimentação de dados para o shifter

17 Consumo de potência DSP: –modelo completo –comportamento funcional está correto –dificuldade para validação do modelo de potência Arquitetura dedicada: –em andamento