【摘 要】
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本论文涉及一种运行在通用多核处理器上的卫星图像实时解压缩软件的并行优化技术。解压缩软件接收下传压缩码流数据,实时完成码流帧解析、解码、存储与显示等图像重建任务。其中,解码环节涉及计算密集、访存频繁的数据处理,传统串行实现方式耗时长,成为制约解压缩重建实时性的瓶颈。本文充分利用多核处理器并行处理优势,从码流帧并行、数据块并行两个方面对解压缩软件进行并行优化,具体内容如下:针对解码环节耗时长导致的解压
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本论文涉及一种运行在通用多核处理器上的卫星图像实时解压缩软件的并行优化技术。解压缩软件接收下传压缩码流数据,实时完成码流帧解析、解码、存储与显示等图像重建任务。其中,解码环节涉及计算密集、访存频繁的数据处理,传统串行实现方式耗时长,成为制约解压缩重建实时性的瓶颈。本文充分利用多核处理器并行处理优势,从码流帧并行、数据块并行两个方面对解压缩软件进行并行优化,具体内容如下:针对解码环节耗时长导致的解压缩数据吞吐率低的问题,提出基于码流帧并行的解码优化方法,通过改造原有流水线计算结构,创建多个阻塞线程,对连续顺序输入的多帧码流进行并行解码,并采用访存优化、内存管理优化与编译器优化等方法充分利用多核CPU的性能,极大减少了平均解码时间。实验结果表明,在Intel i9处理器10核并行时,解压缩平均帧率从0.11帧/秒提高到1.71帧/秒。针对解码环节中RS检纠错和JPEG-LS解码耗时长导致的解压缩延迟大的问题,提出基于数据块并行的解码优化方法,通过Open MP编程模型实现对RS检纠错和JPEG-LS解码的数据并行,并采用较小的并行粒度和动态调度方式将计算任务均匀分配给多个不同线程,实现负载均衡。实验结果表明,在Intel i9处理器10核并行时,解压缩耗时从10.43秒/帧降低到2.02秒/帧。针对码流帧并行解压缩耗时较长和数据块并行解压缩帧率较低的问题,提出结合码流帧与数据块两级并行的解码优化方法,分别通过Qt线程库与Open MP编程模型对多帧码流和单帧码流解码进行数据并行,在Intel i9处理器（共16核）上,平衡了解压缩帧率与解压缩耗时。实验结果表明,解压缩平均帧率从0.11帧/秒提升至1.59帧/秒,解压缩耗时从10.43秒/帧降低到2.59秒/帧,满足了解压缩任务需求。
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