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运用FPGA进行控制平面/数据平面视频处理【yb5点ac只为非凡】

AG亚博真人 科技 2021年07月06日
本文摘要:嵌入式设计师面临的第二个挑战之一是定义系统的性能要求。没有提供或很难获得确认实际性能要求所需的信息。最准确的估计有时不会因为不可预测的计算而过热。一般来说,分析并不认为嵌入式废弃系统的成本效益比数据处理市场需求低太多。 因此,系统设计师希望环境性能要求的潜在变化和需要继续高性能数据处理的可扩展体系结构。相反,FPGA内部实施的控制平面/数据平面废弃体系结构必须有效地满足这种拒绝。什么是控制平面/数据平面废弃?为什么可能需要下一代嵌入式系统?

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嵌入式设计师面临的第二个挑战之一是定义系统的性能要求。没有提供或很难获得确认实际性能要求所需的信息。最准确的估计有时不会因为不可预测的计算而过热。一般来说,分析并不认为嵌入式废弃系统的成本效益比数据处理市场需求低太多。

因此,系统设计师希望环境性能要求的潜在变化和需要继续高性能数据处理的可扩展体系结构。相反,FPGA内部实施的控制平面/数据平面废弃体系结构必须有效地满足这种拒绝。什么是控制平面/数据平面废弃?为什么可能需要下一代嵌入式系统?设计师可以在无法使用软件完成所有报废任务的系统中以多种方式获得额外的性能。

可以使用平面或不对称安装的多处理器。用于硬件辅助处理器。或者,将数据处理任务合并到一个或多个专用处理单元中,相当于在控制平面/数据平面内执行处理。

在这种编程方法中,数据处理被分为两个不同的平面。控制面是指对性能影响不大的算法元素,如管理任务、用户界面和操作系统功能。

数据平面还表示系统内的数据流,如视频流或音频流和废弃。在数据平面中,设计人员使用管道等技术来提高数据吞吐量。控制平面/数据平面丢弃的典型应用程序还包括流式视频、数据包丢弃和高速信号处理。

让我们详细了解一下与流式数据的实时处理相关的控制平面/数据平面。我们将面临高清视频流固有模式的识别。这种监察是混合了多种应用程序(包括高性能数据处理和嵌入式微处理器的控制功能)的代表性代表。720p/60Hz高清视频流的像素频率为74.25MHz。

拒绝222.75 MB/秒的处理速度。假设您使用2.5GHz双核双指令处理器处理此数据。最佳指令率为每秒10G指令。这些处理器可以继续对处理的数据的每字节执行22.4个命令。

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一些应用程序已经足够了,但22.4条指南指出,可处置的数据非常有限。简单的视频处理功能,如内核卷积、降噪和其他过滤功能,需要用更高的指令继续保持效率。本文的解决方案计划在数据平面上创建段或管线处理单元。

高清视频处理是一个罕见的现实,可以将问题区分为控制平面和数据平面无法有效处理。FPGA是高度并行处理设备,在这种情况下负责视频处理管理,FPGA内部的中间性能处理器负责管理视频处理管线。

此处理器可以专用于单个应用程序,也可以操作操作系统,如Linux。最后,配置的硬件/软件混合部署方案可以将处置传递到需要最佳处置的部分,从而构建低成本、高性能的数据处理解决方案。

图1显示了典型的控制平面/数据平面系统。图1:典型的控制平面/数据平面废弃系统。

用FPGA计算计算出的阻抗平衡。除了高ASIC之外,FPGA是性能最低、成本效益最低的流式数据处理设备实现方法。FPGA由于其灵活的体系结构,允许设计者实施废弃系统,包括段和管线单元。这样设计师才能优化系统的性能和延迟。

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然后,设计师可以将数据平面解决方案应用于外部并发微处理器,以扩展控制功能。要在FPGA内部再次添加此处理器,有很多优点。内部处理器必须大大减少处理器和数据平面设备之间的控制延迟。

延迟的增加会释放很多处理器周期。外部处理器必须与数据平面保持通信。

通信地下通道可以是32位以上,需要使用更多的电线作为传输速度和控制。减少的电线可以拒绝更强大的处理器和FPGAPCB,从而增加系统成本。

另一方面,使用pciexpress(pcie)可能会导致插槽数量大幅增加。令人失望的是,并非所有处理器和FPGA都反对这些新型模块,即使反对,PCIe部件的成本也远远低于不使用PCIe的类似部件。在FPGA内部实施控制平面处理器和数据平面将增加部件数量、板级空间和功耗,最终形成价格低廉的解决方案。

FPGA既有PowerPC等硬核处理器,又有Celing Smicroblaze等硬核处理器,可以拒绝安装基于FPGA的处理器。基于FPGA的系统需要在处理器和FPGA逻辑之间复制决策和计算功能,从而构建系统级别的优化。


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