离散余弦变换IP核的设计

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该文的主要工作和特色在于:1.对不同的DCT算法和不同的电路实现结构做了简单的介绍,在每一种类型中,对一些代表性的论文做了简短的描述和比较,个别部分做了深入分析,指出了其优缺点,给出了定性和一些定量描述.2.研究了正向和反向DCT算法的实现形式,给出设计思路,做了算法推导,重点选择了快速算法(Chen算法)和分布式算法.讨论了在音频和视频中得到广泛应用的不同的DCT硬件实现方式,在综合考虑计算量和规则性的基础上,设计了两种不同的DCTIP核结构.一种应用于低速低功耗的情况,如在数码相机中的JPEG静态压缩和音频;另一种应用于实时视频解码,如数字电视等要求高速应用的情况.3.IP核设计结合了快速算法和分布式算法,利用分布式算法的特例,串行逐位输入,布线简单.利用余弦系数的对称性,预先以二进制补码建立查找表,在基于存储器查找表的并发体系结构上实现流水线操作.一个IP核设计处理不同字长的外部数据,可以执行FDCT和IDCT;另一个IP核设计用来处理固定12位字长的IDCT.设计中,遵循现代IC设计自顶向下(Topto Down)的设计方法,从系统总体要求出发,由上至下分层次分模块地逐步将设计内容细化,最后完成系统的整体电路设计,得到了两个不需要乘法器,只需存储器、加法器和寄存器的高性能的IP核电路设计.综合实现结果表明,该设计结构简单、层次清晰,具有高度的规则性和模块性.4.对比了软件、硬件和IP核实现DCT的不同,给出了IP核设计的思路.最重要的是可移植性,要能够通用,保证在不同的工艺、不同的硬件、不同的外部模块嵌入中,均能够保证IP核的逻辑功能和时序关系.在设计芯片时,要综合考虑价格、速度和面积(功耗).
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