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멀티미디어 어플리케이션을 위한 최적의 매니코어 프로토타입 시스템 연구 원문보기
Research of Optimal Many-Core Prototype System for Multimedia Application

  • 저자

    박용훈

  • 학위수여기관

    울산대학교

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    컴퓨터공학전공

  • 지도교수

    김종면

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

  • 키워드

    SIMD 기반의 매니코어 아키텍처 이산 웨이블릿 변환 특이치 분해 디자인 공간탐색 매니코어 프로토타입 시스템;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13540340&outLink=K  

  • 초록

    영상 편집 기술의 발달으로 인해 영상 매체의 활용 범위가 넓어 졌으며, 신호 처리 기술을 접목함으로써 영상을 다양한 각도에서 해석이 가능하게 되었다. 하지만 영상은 2차원의 데이터 구조로 인해 데이터가 많아 처리 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 영상 처리는 동일한 처리를 각각의 데이터에 적용하기 많은 코어를 이용해 병렬화를 수행하는 매니코어 프로세서가 적합하며, 일률적인 코어들의 제어 및 처리를 위해서 하나의 명령어로 많은 데이터를 처리하는 SIMD(Single Instruction Multiple Data) 아키텍처가 효율적이다. 본 논문에서는 SIMD 기반의 매니코어 프로세서를 이용해서 영상 압축에서 사용되는 이산 웨이블릿 변환과 특징 추출을 위해 많이 사용되는 특이치 분해를 고성능으로 처리할 수 있는 코어 구조 및 디자인 공간 탐색을 제안하였고, FPGA를 이용하여 비디오 기반의 어플리케이션을 위한 매니코어 프로토타입 시스템을 제안하였다. 이를 위해 매니코어 프로세서의 코어를 구성하는 프로세싱 엘리먼트의 수를 변화시키며 최적화된 시스템 면적 및 에너지 효율을 보이는 매니코어 프로세서 구조를 탐색하였다. 또한 매니코어 프로토타입 시스템에 4단계 화재감지 알고리즘을 구현해 동작 여부를 확인하였다. 모의실험 결과 이산 웨이블릿 변환의 경우 동일한 256 x 256 크기의 이미지를 사용하였고, 130nm 테크놀로지 공정과 720MHz의 동작 주파수를 사용하여 다섯 가지의 PE 구조(PEs=16, 64, 256, 1,024, 4,096)중에서 1,024개 PE 구조가 에너지 효율과 면적 효율 측면에서 최적의 효율을 보였다. 특이치 분해의 경우 동일한 TSMC 28nm 테크놀로지와 400MHz의 동작 주파수를 사용하여 128 x 128 크기의 행렬에 대해 7가지 PE 구조(PEs=64x1, 64x2, 64x4, 64x8, 64x16, 64x32, 64x64)중에서 실행시간 측면에서는 PE=64x64 구조가 가장 좋은 성능, 면적 효율 측면에서는 PE=64x8의 구조에서 최고의 효율, 그리고 에너지 효율에서는 PE=64x16 구조에서 최고의 효율을 보였다. 매니코어 프로토타입 시스템의 경우 Xillinx 사의 virtex-4 XC4VLX60 FPGA칩과 CMOS 카메라, TFT-LCD가 탑재된 HUINS 사의 SoC Master 3 보드 상에 16개의 PE로 구성된 매니코어 프로토타입 시스템을 구현하였으며, 합성 결과 16,171개의 LUT가 사용되었으며, 240 x 200 크기의 영상을 50MHz의 동작주파수로 처리할 경우 초당 7 프레임으로 처리할 수 있다. 향후 이를 칩으로 제작할 경우 실시간 (초당 30 프레임) 처리가 가능하리라 예상된다.


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