基于TMS320DM642 的X264 視頻編碼器的優(yōu)化
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DM642 使用兩級緩存L1 和L2。其中一級緩存L1包括一級程序緩存L1P 和一級數(shù)據(jù)緩存L1D；二級緩存L2 可配置為片內(nèi)存儲器、高速緩存或兩者結(jié)合。
外設(shè)包括[4-6]：3 個可配置的視頻端口；1 個10/100 Mbit/s的以太網(wǎng)控制器（EMAC）；1 個管理數(shù)據(jù)輸入輸出（MDIO）；1 個內(nèi)插VCXO控制接口；1 個McASP0；1 個I2C 總線；2 個McBSPs；3 個32 位通用定時器；1 個用戶配置的16 位或32 位主機接口（HPI16/HPI32）；1 個PCI；1 個16 引腳的通用輸入輸出口（GP0），具有可編程中斷/事件產(chǎn)生模式；1 個64 位IMI-FA，可以與同步和異步存儲器的外圍設(shè)備相連。
DM642 與傳統(tǒng)的DSP 一樣，采用哈佛結(jié)構(gòu)，即把數(shù)據(jù)與程序分開存放于不同的存儲區(qū)內(nèi)，保證在DSP 的實際工作中，從程序存儲區(qū)取指令與從數(shù)據(jù)存儲區(qū)取運算數(shù)據(jù)是互相獨立的， 另外在CPU 內(nèi)部設(shè)計了8 個不同的處理單元， 可使在運行過程中，CPU 是按照流水線流程進行操作的。
3 DM642 平臺優(yōu)化方案介紹
3.1 算法和系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是合理安排程序中各個模塊在DSP 的存儲區(qū)間中所放的位置， 也就是解決存儲區(qū)間的映射問題；在數(shù)據(jù)處理方面，盡量減少待處理數(shù)據(jù)的無謂搬移。算法優(yōu)化主要體現(xiàn)在分析算法有沒有更好更簡單的替代方法，算法是否有某種對稱性，可否采用更合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。在X264 的優(yōu)化中，首先考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理安排， 譬如程序到內(nèi)存映射方面， 首先利用CCS的CODE_SECTION[9]偽指令把X264 中的9 個大的模塊，依次映射到9 個大的子區(qū)間里面，把頻繁使用到的DCT/IDCT 模塊、QUANT/DEQUANT 模塊、SAD/SATD 模塊放到DM642 的片內(nèi)存儲區(qū)（L2 SRAM）中，把其他模塊映射到片外存儲區(qū)中。在數(shù)據(jù)訪問方面，考慮到X264 編碼分別為編碼幀和幀間預(yù)測時的參考幀分配了存儲空間，在移植的過程中， 存在著編碼幀和參考幀的存放位置問題。從訪問速度來看，片內(nèi)存儲區(qū)的訪問速度要遠遠高于片外存儲區(qū)的速度，但片內(nèi)存儲區(qū)的空間卻要遠遠小于片外存儲區(qū)，這樣出現(xiàn)了訪問速度與有限空間之間矛盾?？紤]到實際編碼流程中，編碼的基本單元是16×16的亮度宏塊加上2 個8×8 的色度模塊， 這里用CCS 的DATA_SECTION[9]偽指令在DM642 的片內(nèi)存儲區(qū)（L2SRAM）中申請2 個大小為（16×16+8×8+8×8）的存儲區(qū)，來存放編碼像素值；用DATA_SECTION 偽指令在片內(nèi)存儲區(qū)內(nèi)申請一些空間，臨時存儲編碼過程中編碼宏塊的幀內(nèi)預(yù)測模式信息、幀間預(yù)測運動矢量信息以及離散余弦變換系數(shù)和量化系數(shù)；最后，為了運動估計和幀內(nèi)預(yù)測參考，給參考宏塊分配一定存儲空間。而整個當(dāng)前編碼幀和運動估計參考幀則放在DM642 映射的片外存儲區(qū)。
3.2 EDMA 和乒乓緩存的優(yōu)化
EDMA（Enhanced Direct Memory Access）是增強型直接內(nèi)存訪問的英文縮寫。DMA 技術(shù)指的是在嵌入式處理平臺或者大型計算平臺上，外設(shè)與外設(shè)之間、外設(shè)與存儲器之間、存儲器與存儲器之間可以在不需要CPU干預(yù)的情況下， 進行數(shù)據(jù)搬移和訪問。這樣可以保證CPU 在對一組數(shù)據(jù)進行運算時， 存儲器把即將要處理的新的實驗數(shù)據(jù)準備好，減少CPU 等待時間，特別是在一些需要進行大量數(shù)據(jù)搬移的情況下， 能夠顯著提高系統(tǒng)的運算速度。DM642 具備64 個EDMA 物理傳輸信道，能夠保證數(shù)據(jù)在極短時間內(nèi)，在DM642 外設(shè)的緩存區(qū)間和DM642 存儲器之間進行搬移。DM642 的EDMA[10]主要有3種啟動模式： CPU 啟動，同步事件啟動，外部事件啟動。
CPU 啟動指的是CPU 通過調(diào)用EDMA 的應(yīng)用程序接口（Application Programming Interface，API） 去啟動預(yù)先設(shè)置好的EDMA 搬移任務(wù)。同步事件啟動一般指的是一個EDMA 信道完成了搬移任務(wù)，會產(chǎn)生激發(fā)信號，從而激發(fā)其他的EDMA 信道開始數(shù)據(jù)搬移。外部事件啟動一般指的是DSP 的外設(shè)完成與外界的數(shù)據(jù)交換后， 激發(fā)EDMA信道進行數(shù)據(jù)搬移。
在對X264 進行EDMA 優(yōu)化中， 采用雙buffer 機制，也就是俗稱的乒乓緩存（ping-pong buffer）機制。具體操作代碼示例為：
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