随着集成电路技术、信号处理技术的发展,数字信号处理器(DSP)无论从制造工艺、体系结构等方面都取得了巨大的发展。作为当今一个应用的热点,多媒体应用强劲地推动着芯片业的发展。其中高灵活性、低成本和相对较高的性价比的DSP处理器,在媒体处理领域得到广泛应用。 由浙江大学信息与通信工程研究所SOC R&D小组开发的具有自主知识产权的DSP处理器——MediaDSP16(简称MD16)已完成流片,芯片采用SMIC0.18μm6层CMOS工艺加工,在核心电压1.8V情况下,可工作在0-162MHz。本文在此基础上,对MD16的媒体结构和应用平台设计进行了研究,并且以MP3音频应用和JPEG2000图像应用为例,进行了MD16面向媒体应用领域的开发。媒体应用算法与处理器结构的设计是一个互动的过程,通过应用设计研究,能够分析评估处理器性能,指导处理器结构改进的方向。 本文提出了MD16的媒体结构优化设计,进行了面向比特流操作的媒体指令扩展。针对基于MD16处理器的媒体应用评估和开发,本文提出了可重用的应用平台系统设计思想,采用了可配置硬件板级系统的设计和基于统一总线结构的FPGA片上系统的设计,实现了可重用的IP模块。基于该平台进行MD16处理器的应用系统设计,完成处理器的功能测试和性能评估。 MP3是目前最流行的音乐格式,本文提出了结合DSP结构特点的软硬件协同优化的设计方法,通过对MD16平台上MP3解码程序进行一系列的优化,使它的二进制代码程序满足MD16处理器片上存储器容量大小的约束,并大大降低了运算量。基于DSP的应用开发平台,本文采用了IP模块的抽取和集成的方式,设计了MP3解码硬件系统,优化了音频播放机制。 JPEG2000是最新的静态图像压缩标准,本文研究了基于DSP的JPEG2000核心算法的优化与实现。在进行了JPEG2000图像编解码系统的各模块的性能分析之后,通过挖掘算法的时间和空间并行性,进行了关键模块小波变换与EBCOT tier1熵编码算法的优化与实现。通过分析结合处理器结构的算法优化,为MD16的媒体结构优化设计提供了参考。