面向全搜索块匹配算法的VLSI脉动结构设计

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该文采用数据相关图法完成从全搜索块匹配算法(FSBM)到脉动阵列的映射.通过深入分析算法的数据相关性,构建FSBM的3维数据相关图.通过选择合适的投影向量μ和调度向量б进行多级投影,得到面向宏块像素结构的1维信号流图,进而得到相应的FSBM脉动阵列原型.在原型阵列的基础上进行结构改进,该文相应完成了三种实用化FSBM脉动阵列的设计.其中通过延迟寄存器组与PE阵列的有机结合,实现了数据的串行输入、并行处理,从而降低系统I/O端口数,提高了数据复用率;通过数据交叠和预载技术,有效消除了阵列延迟,提高了系统处理速度以及PE的工作效率.理论分析和实验结果表明,三种FSBM脉动阵列能够以较低的资源消耗满足中低分辨率格式视频的实时运动估计要求.进一步,该文利用分层搜索算法在减少计算量的同时保持局部计算的并行性的特性,用多个FSBM脉动阵列构建其VLSI实现结构,以较高的性价比满足包括HDTV在内的各种分辨率格式视频的实时计算要求.基于以上FSBM脉动阵列,对运动估计器的计算引擎完成RTL级的逻辑仿真与面向FPGA的逻辑综合,从而验证了该文设计的逻辑正确性以及系统结构的可实现性.
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