32位圖像向量處理器關鍵技術研究與設計.pdf

1、圖像處理技術是信息處理領域中的一項熱門技術，在計算機視覺、地球資源勘測、氣象信息等領域得到廣泛的應用。隨著人們對圖像信息應用需求的擴大和計算機技術的飛速發(fā)展，提高圖像處理的速度成為了圖像處理致力于解決的難點問題之一。圖像的并行處理是解決大規(guī)模圖像處理問題的有效手段，但由于體積大、功耗高、難以維護等缺點，致使許多并行圖像處理系統(tǒng)，如多處理器系統(tǒng)(MP)和集群系統(tǒng)(Cluster)等，難以得到廣泛應用。向量處理是加速數據密集計算的一種成熟技

2、術。通過引入向量機制，微處理器能夠針對圖像處理算法開發(fā)出更多的數據并行性，提高圖像處理性能。
　　 本文以微處理器體系結構為研究方向，結合圖像處理算法特點，研究設計了能夠高速靈活處理各種圖像算法的圖像向量處理器。在指令系統(tǒng)設計上，首先從數學角度對圖像處理中的局部運算進行了分析，提出了一種圖像處理向量化方法。在此基礎上，定義了圖像向量處理運算集，進而設計了符合圖像處理特點的32位RISC指令系統(tǒng)。在圖像處理器體系結構設計上，采用處

3、理器設計的基本理念，針對標量和向量混合執(zhí)行方式，研究設計了各個組成單元的結構，對向量運算指令、向量訪存指令和流水線等實現(xiàn)技術進行了詳細的分析討論。同時還設計了一塊PCI通信板卡，以實現(xiàn)PC機與圖像處理器之間的通信，構建了一個相對完整的圖像處理系統(tǒng)。
　　 最后以Xilinx公司的Virtex5系列FPGA為實現(xiàn)載體，測試驗證了圖像處理器的準確性。通過對比實驗的理論分析和實際實驗結果兩方面分析，證明了圖像處理器在圖像處理方面的良好