一種參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明還公開(kāi)了一種適用于H.264/AVC并行編碼裝置的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理方法及裝置，所述參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置包括多個(gè)分別連接一編碼核心的一級(jí)緩存單元，所述一級(jí)緩存單元通過(guò)一總線連接于一個(gè)二級(jí)緩存單元，所述二級(jí)緩存單元進(jìn)一步連接外部存儲(chǔ)器。僅當(dāng)編碼核心訪問(wèn)的數(shù)據(jù)在所有的一級(jí)緩存單元與二級(jí)緩存單元中均不存在時(shí)才需要從外部存儲(chǔ)器內(nèi)獲取。本發(fā)明可以充分的利用宏塊行多核并行H.264編碼器訪問(wèn)參考數(shù)據(jù)的相關(guān)性，充分降低其參考數(shù)據(jù)外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)量。由于盡可能的消除了各個(gè)緩存內(nèi)重復(fù)的緩沖塊存儲(chǔ)，本發(fā)明的硬件開(kāi)銷也很低。
【專利說(shuō)明】一種參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻編解碼領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于H.264/AVC并行編碼裝置的參考數(shù)據(jù)管理裝置，適用于宏塊行(Marco-Block Row)為基本單位的并行編碼的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)以其卓越的圖像壓縮性能已經(jīng)為業(yè)界所接受，然而隨著需要編碼的圖像幅面從CIF上升至D1、720P、1080P甚至4kx2k (超高清)，H.264編碼更高的運(yùn)算量在一些低功耗要求高的領(lǐng)域就成為一個(gè)主要問(wèn)題。業(yè)界降低H.264編碼功耗在算法實(shí)現(xiàn)階段采用的手段是通過(guò)并行處理來(lái)降低編碼過(guò)程中的硬件/處理器的時(shí)鐘頻率，進(jìn)而降低硬件運(yùn)行電壓來(lái)降低系統(tǒng)功耗。
[0003]另一方面，H.264編碼器在進(jìn)行幀間預(yù)測(cè)時(shí)需要參考幀圖像數(shù)據(jù)(下文簡(jiǎn)稱為參考數(shù)據(jù))信息。而由于參考幀圖像的尺寸大很難在編碼器芯片內(nèi)部存儲(chǔ)，因此通常他們都被存儲(chǔ)在外部DDR中。通常對(duì)參考幀圖像的訪問(wèn)是H.264編碼器外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)的最大部分。減少參考數(shù)據(jù)的訪問(wèn)量將對(duì)削減H.264編碼器的外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)起到重要的作用，并進(jìn)而降低編碼器的整體功耗。
[0004]基于宏塊行的H.264/AVC編碼方法將圖像幀分解為多個(gè)宏塊行分別提交給多個(gè)獨(dú)立的編碼核心，因而只需要增加編碼核心的數(shù)量，就能夠近乎線性的提升編碼吞吐率，因此達(dá)成高吞吐率的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單。這使得設(shè)計(jì)一個(gè)高吞吐率的編碼器并降低電壓與降低工作頻率以降低功耗成為可能。
[0005]同時(shí)，由于基于宏塊行并行的H.264/AVC編碼方法通過(guò)多個(gè)核心并行編碼多個(gè)宏塊行。不僅各個(gè)核心處理的各個(gè)宏塊運(yùn)動(dòng)搜索范圍存在重疊。其各個(gè)核心的運(yùn)動(dòng)搜索范圍也存在重疊。因此其參考數(shù)據(jù)的訪問(wèn)局部性相比普通的單核心編碼器或者幀/slice級(jí)編碼器更為突出。在良好的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制管理下，其參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)帶寬低于普通基于IevelC數(shù)據(jù)重用的單核心編碼器或者幀/slice級(jí)并行的多核心并行編碼器。對(duì)于典型的應(yīng)用配置，其理論參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)帶寬相對(duì)單核心編碼器可以降低50%以上。
[0006]但是另一方面，相比單核心編碼器的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，多個(gè)并行編碼核心的并行數(shù)據(jù)訪問(wèn)以及其訪問(wèn)的相關(guān)性使得參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理變得更為復(fù)雜。而相比成熟的單核心H.264編碼器的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理技術(shù)，宏塊行并行H.264編碼器的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)問(wèn)題并沒(méi)有得到完善的解決。
[0007]直觀的做法是使用一個(gè)多端口 RAM或者cache為所有的編碼核心同時(shí)提供參考數(shù)據(jù)，如圖1所示。但由于各個(gè)核心內(nèi)部的參考幀訪問(wèn)所具有的高帶寬特性(往往達(dá)到每時(shí)鐘周期上百bit，每個(gè)宏塊的編碼需要訪問(wèn)十幾到幾十個(gè)宏塊的參考數(shù)據(jù))，加之運(yùn)動(dòng)估計(jì)復(fù)雜而不對(duì)齊于內(nèi)存邊界的數(shù)據(jù)訪問(wèn)特性使得這個(gè)設(shè)計(jì)從架構(gòu)到后端設(shè)計(jì)的難度都很大，尤其是在編碼核心數(shù)較多的場(chǎng)合。其高復(fù)雜度對(duì)硬件開(kāi)銷與功耗控制不利。
[0008]一個(gè)簡(jiǎn)單而可行的做法是各個(gè)核心均按照通常的單核心編碼器方式設(shè)計(jì)。如圖2所示，各個(gè)編碼核心擁有自己的參考幀數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理模塊，并各自獨(dú)立的訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器中的參考數(shù)據(jù)。單核心編碼器的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制在業(yè)界已經(jīng)過(guò)了大量的探索與研究，常見(jiàn)的基于滑窗或者基于cache的訪問(wèn)管理機(jī)制都能夠高效率的重用參考幀數(shù)據(jù)訪問(wèn)(L1-Fu Ding, Multiview Video Coding:Algorithms, VLSI Architectures, andSystem Design, Graduate Institute of Electronics Engineering College ofElectrical Engineering&Computer Science National Taiwan University DoctoralDissertation),因此這種方案的設(shè)計(jì)難度低。然而這種做法只能利用同一個(gè)宏塊行內(nèi)的各個(gè)宏塊的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)相關(guān)性。而各個(gè)宏塊行間對(duì)參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)的相關(guān)性并沒(méi)有得到利用。也即意味著宏塊行并行編碼器的數(shù)據(jù)重用等級(jí)仍然停留在levelC，低理論訪問(wèn)帶寬的優(yōu)勢(shì)無(wú)從體現(xiàn)。
[0009]為了消除各個(gè)編碼核心間對(duì)參考數(shù)據(jù)的重復(fù)訪問(wèn)，直觀的做法是在第一級(jí)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制裝置與外部存儲(chǔ)器之間再增加第二級(jí)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制裝置以提供各個(gè)編碼核心行間的數(shù)據(jù)重用，將數(shù)據(jù)重用等級(jí)從IevelC提升至IevelC+或者levelD。任何一個(gè)編碼核心的參考幀數(shù)據(jù)在通過(guò)本地的第一級(jí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制裝置重用消除水平方向的重復(fù)訪問(wèn)后，再由第二級(jí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制裝置控制統(tǒng)一訪問(wèn)外部RAM。這樣行間的參考數(shù)據(jù)重復(fù)訪問(wèn)也大部分得到了消除，進(jìn)一步的降低了全局對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問(wèn)帶寬。測(cè)試表明典型場(chǎng)景下帶寬可以降低50%以上，外部訪問(wèn)帶寬接近IevelD重用但硬件開(kāi)銷遠(yuǎn)低于levelD。但毫無(wú)疑問(wèn)，增加第二級(jí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制模塊增加了額外的硬件開(kāi)銷。在一個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景下，由于參考數(shù)據(jù)需要在第一與第二級(jí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制裝置中重復(fù)存儲(chǔ)，大體上會(huì)使本地RAM開(kāi)銷加倍。
[0010]將第一級(jí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制裝置內(nèi)部的局部緩沖，如滑窗或者cache視為分布式RAM并使用NUMA(non-uniform memory access,非一致性內(nèi)存訪問(wèn))架構(gòu)管理有助于減少RAM開(kāi)銷問(wèn)題，然而通常的cache —致性協(xié)議如MOESI對(duì)于H.264編碼核心而言過(guò)于復(fù)雜，難以設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。并使得每一個(gè)編碼核心的數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)管理都需要考慮其他編碼核心，這使得設(shè)計(jì)格外的復(fù)雜化。至今沒(méi)有采用這種設(shè)計(jì)的H.264宏塊并行編碼器的?艮告。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種兼具高吞吐率、低功耗與低硬件開(kāi)銷優(yōu)點(diǎn)且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于設(shè)計(jì)驗(yàn)證的適用于H.264/AVC并行編碼裝置的參考數(shù)據(jù)管理方法及裝置。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于H.264/AVC并行編碼裝置的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理方法，所述參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理方法包括以下實(shí)現(xiàn)步驟:
[0013]編碼核心向一級(jí)緩存單元發(fā)起一個(gè)訪問(wèn)請(qǐng)求；
[0014]所述一級(jí)緩存單元查詢其內(nèi)部第一多端口 2D緩存器，并向所述編碼核心返回參考數(shù)據(jù)；
[0015]當(dāng)所述第一多端口 2D緩存器內(nèi)無(wú)匹配參考數(shù)據(jù)時(shí)，所述一級(jí)緩存單元通過(guò)總線向二級(jí)緩存單元發(fā)起再填充請(qǐng)求；
[0016]所述二級(jí)緩存單元查`詢其內(nèi)部第二多端口 2D緩存器，并向所述一級(jí)緩存單元返回再填充參考數(shù)據(jù)；[0017]當(dāng)所述第二多端口 2D緩存器內(nèi)無(wú)匹配再填充參考數(shù)據(jù)時(shí)，向外部存儲(chǔ)器發(fā)出參考數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并將自所述外部存儲(chǔ)器返回的參考數(shù)據(jù)通過(guò)總線發(fā)送至一級(jí)緩存單元。
[0018]所述參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理方法進(jìn)一步的改進(jìn)在于，當(dāng)所述第二多端口 2D緩存器內(nèi)無(wú)匹配再填充參考數(shù)據(jù)時(shí)，所述二級(jí)緩存單元先查詢其內(nèi)部探聽(tīng)過(guò)濾器的條目，并向所述條目所在的一級(jí)緩存單元發(fā)起請(qǐng)求，所述一級(jí)緩存單元根據(jù)所述請(qǐng)求從內(nèi)部取出所請(qǐng)求的參考數(shù)據(jù)，當(dāng)所述內(nèi)部探聽(tīng)過(guò)濾器中無(wú)匹配條目時(shí)，所述二級(jí)緩存單元再向所述外部存儲(chǔ)器發(fā)出參考數(shù)據(jù)請(qǐng)求。
[0019]本發(fā)明還公開(kāi)了一種適用于H.264/AVC并行編碼裝置的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置，所述參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置包括多個(gè)分別連接一編碼核心的一級(jí)緩存單元，所述一級(jí)緩存單元通過(guò)一總線連接于一個(gè)二級(jí)緩存單元，所述二級(jí)緩存單元進(jìn)一步連接外部存儲(chǔ)器。
[0020]所述參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述總線包括總線控制器以及控制連接于所述總線控制器的互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)包括用于傳輸參考數(shù)據(jù)再填充請(qǐng)求的再填充請(qǐng)求(refilling_req)通道與再填充請(qǐng)求輔助(refilling_ast)通道、以及用于傳輸參考數(shù)據(jù)的存留數(shù)據(jù)(victim)通道與再填充數(shù)據(jù)(refilling)通道。
[0021]所述參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述一級(jí)緩存單元包括第一多端口 2D緩存器，所述一級(jí)緩存單元通過(guò)所述總線連接至所屬的編碼核心的運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊，所述一級(jí)緩存單元設(shè)有再填充請(qǐng)求輔助(refilling_ast)通道與存留數(shù)據(jù)(victim)通道。
[0022]所述參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述二級(jí)緩存單元包括第二多端口 2D緩存器、總線偵聽(tīng)模塊、探聽(tīng)過(guò)濾器、存留緩沖以及外部參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊，所述存留緩沖分別連接所述第二多端口 2D緩存器和所述總線偵聽(tīng)模塊，所述第二多端口 2D緩存器進(jìn)一步連接所述探聽(tīng)過(guò)濾器，所述總線偵聽(tīng)模塊亦進(jìn)一步連接所述探聽(tīng)過(guò)濾器，所述探聽(tīng)過(guò)濾器進(jìn)一步連接所述外部參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊，并且所述外部參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊連接所述外部存儲(chǔ)器。
[0023]所述參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述一級(jí)緩存單元通過(guò)所述存留數(shù)據(jù)(victim)通道連接所述存留緩沖；所述探聽(tīng)過(guò)濾器通過(guò)所述再填充請(qǐng)求輔助(refilling_ast)通道連接所述一級(jí)緩存單元。
[0024]所述參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置進(jìn)一步的改進(jìn)在于，一個(gè)或多個(gè)所述再填充請(qǐng)求(refilling_req)通道連接至所述總線偵聽(tīng)模塊與所述第二多端口 2D緩存器以傳輸參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)；所述探聽(tīng)過(guò)濾器連接至所述再填充請(qǐng)求輔助(refilling_ast)通道以傳輸參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)。
[0025]所述參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述外部參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊連接至所述再填充數(shù)據(jù)(refilling)通道以傳輸參考數(shù)據(jù)。
[0026]本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使其具有以下有益效果是:
[0027]僅當(dāng)編碼核心訪問(wèn)的數(shù)據(jù)在所有的一級(jí)緩存單元與二級(jí)緩存單元中均不存在時(shí)才需要從外部存儲(chǔ)器內(nèi)獲取。一級(jí)緩存單元內(nèi)的數(shù)據(jù)可以視為hot數(shù)據(jù)(指最近被使用的數(shù)據(jù))，二級(jí)緩存單元內(nèi)的數(shù)據(jù)可視為cold數(shù)據(jù)(指最近未被使用的數(shù)據(jù))，因此本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的全局緩沖塊替換策略為一個(gè)類LIRS(Low Interreference Recency Set, SongJiang&Xiaodong Zhang 《LIRS:an efficient low inter-reference recency setreplacement to improve buffer cache performance》)算法,在各種場(chǎng)景下都具有良好的表現(xiàn)。因而本發(fā)明可以充分的利用宏塊行多核并行H.264編碼器訪問(wèn)參考數(shù)據(jù)的相關(guān)性，充分降低其參考數(shù)據(jù)外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)量。
[0028]由于盡可能的消除了各個(gè)緩存內(nèi)重復(fù)的緩沖塊存儲(chǔ)，本發(fā)明的硬件開(kāi)銷也很低。
[0029]對(duì)于一個(gè)典型的4核宏塊行并行H.264編碼器，參考數(shù)據(jù)的外部訪問(wèn)帶寬僅相當(dāng)于類似搜索范圍的IevelC重用H.264單核編碼器的1/3。內(nèi)部的片上RAM尺寸也只相當(dāng)于此單核編碼器的參考數(shù)據(jù)管理模塊的1/2，且不存在滑窗限制運(yùn)動(dòng)矢量范圍的缺陷。
[0030]相對(duì)于簡(jiǎn)單的增加一個(gè)第二層參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制模塊的方案，本發(fā)明具有類似的外部訪問(wèn)帶寬特性，但片上RAM開(kāi)銷可以減少1/3。
[0031]而相對(duì)于復(fù)雜而緊稱合的NUMA非均勻訪存模型(Non Uniform Memory Access),本發(fā)明的一級(jí)緩存單元與二級(jí)緩存單元耦合很松，易于分別優(yōu)化設(shè)計(jì)，且本發(fā)明不需要復(fù)雜的cache —致性協(xié)議，很大程度的降低了驗(yàn)證與設(shè)計(jì)的難度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是由單個(gè)多端口滑窗/cache為所有編碼核心提供參考數(shù)據(jù)的管理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2是多個(gè)獨(dú)立的參考數(shù)據(jù)管理模塊為各個(gè)編碼核心提供參考數(shù)據(jù)的管理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖3是兩級(jí)參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖4是本發(fā)明參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖5是本發(fā)明參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置的二級(jí)緩存單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0038]首先參閱圖4所示，本發(fā)明由每個(gè)編碼核心100獨(dú)占的多個(gè)一級(jí)緩存單元101(Llcache)、由所有編碼核心共享的二級(jí)緩存單元102 (L2cache)以及連接兩者的總線103組成。
[0039]一級(jí)緩存單元101為第一多端口 2D緩存器。一級(jí)緩存單元101通過(guò)總線103連接至二級(jí)緩存單元102，并連接至所屬的編碼核心100的運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊。其直接為所屬編碼核心100的運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊提供參考數(shù)據(jù)，并以緩存所指定的緩沖塊尺寸的二維圖像塊的形式向其外部請(qǐng)求參考數(shù)據(jù)。因此，一級(jí)緩存單元101將來(lái)自編碼器內(nèi)部對(duì)參考數(shù)據(jù)的訪問(wèn)轉(zhuǎn)換為均一且對(duì)齊的緩沖塊尺寸的外部圖像訪問(wèn)，并消除行內(nèi)各個(gè)宏塊對(duì)參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)的相關(guān)性。一級(jí)緩存單元101的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)類似通常的基于緩存的單核編碼器參考管理裝置結(jié)構(gòu)，但為了匹配總線互連，增加了再填充請(qǐng)求輔助(refilling_ast)通道與存留數(shù)據(jù)(victim)通道。增加的通道允許二級(jí)緩存單元102發(fā)起請(qǐng)求并從一級(jí)緩存單元101讀取緩沖塊。增加的訪問(wèn)通道所增加的訪問(wèn)帶寬需求可由增加一級(jí)緩存單元101的端口數(shù)加以平衡。
[0040]配合圖5所示，二級(jí)緩存單元102包含一個(gè)第二多端口 2D緩存器105、總線偵聽(tīng)模塊106、探聽(tīng)過(guò)濾器107 (snoop filter)、存留緩沖108 (victim buffer)以及外部參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊109。二級(jí)緩存單元102通過(guò)總線103連接各個(gè)一級(jí)緩存單元101，并連接到外部存儲(chǔ)器200?？偩€103的存留數(shù)據(jù)(victim)通道連接到存留緩沖108以傳輸參考數(shù)據(jù)，存留緩沖108允許連個(gè)多個(gè)存留數(shù)據(jù)(victim)通道以并行接收多個(gè)編碼核心的參考數(shù)據(jù)；存留緩沖108連接到第二多端口 2D緩存器105以傳輸參考數(shù)據(jù)；存留緩沖108連接總線偵聽(tīng)模塊106以傳輸參考數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)；第二多端口 2D緩存器105連接總線的再填充數(shù)據(jù)(refilling)通道以傳輸參考數(shù)據(jù)，多端口特性允許第二多端口 2D緩存器105連接多個(gè)refilling通道以同時(shí)為多個(gè)以及緩存單元101傳輸參考數(shù)據(jù)；第二多端口 2D緩存器105連接到探聽(tīng)過(guò)濾器107以傳輸參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)；一個(gè)或者多個(gè)再填充請(qǐng)求(refilling_req)通道連接至總線偵聽(tīng)與第二多端口 2D緩存器105以傳輸參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)。存留緩沖108以及總線refilling_req通道連接到總線偵聽(tīng)模塊106以傳輸參考數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)請(qǐng)求；總線偵聽(tīng)模塊106連接至探聽(tīng)過(guò)濾器107以傳輸參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)；探聽(tīng)過(guò)濾器107連接至總線的再填充請(qǐng)求輔助(refiiling_ast)通道以傳輸參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)，探聽(tīng)過(guò)濾器107可連接至多個(gè)refilling_ast通道以同時(shí)向多個(gè)以及緩存單元101發(fā)送請(qǐng)求；探聽(tīng)過(guò)濾器107連接至外部參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊109以傳輸參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)；外部參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊109連接至總線refilling通道以傳輸參考數(shù)據(jù)；外部參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊109連接至外部存儲(chǔ)器200接口，發(fā)起參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)并接收參考數(shù)據(jù)。二級(jí)緩存單元102通過(guò)總線偵聽(tīng)模塊106監(jiān)聽(tīng)全部總線數(shù)據(jù)傳輸，并追蹤全部一級(jí)緩存單元101的標(biāo)簽(tag)更新并在內(nèi)部建立探聽(tīng)過(guò)濾器107以避免增加對(duì)一級(jí)緩存單元101的標(biāo)簽(tag)探測(cè)請(qǐng)求。二級(jí)緩存單元102作為全部一級(jí)緩存單元101的victim使用，緩存從一級(jí)緩存單元101被替換的緩沖塊。存留緩沖108用于匹配總線與二級(jí)緩存單元102操作的速率，避免victim數(shù)據(jù)溢出。二級(jí)緩存單元102的外部參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊109負(fù)責(zé)通過(guò)外部存儲(chǔ)器200訪問(wèn)接口讀取外部存儲(chǔ)器200中的參考數(shù)據(jù)。
[0041]總線103連接各個(gè)一級(jí)緩存單元101以及二級(jí)緩存單元102。其包括總線控制器以及互連結(jié)構(gòu)?？偩€控制器控制互連結(jié)構(gòu)上的信息交換；互連結(jié)構(gòu)由refilling_req, refi 11 ing_ast, refilling 以及 victim 四個(gè)通道構(gòu)成。Refilling_req 與 refilling—ast用于傳輸參考數(shù)據(jù)再填充請(qǐng)求victim與refilling通道則用于傳輸參考數(shù)據(jù)。其中refilling與refilling_ast通道的傳輸方向?yàn)槎?jí)緩存單元102向各個(gè)一級(jí)緩存單元101 ；refilling_req以及victim通道為各個(gè)一級(jí)緩存單元101向二級(jí)緩存單元102。二級(jí)緩存單元102與總線103擁有多個(gè)連接，多個(gè)連接用于提高訪問(wèn)帶寬。
[0042]本發(fā)明一種適用于H.264/AVC并行編碼裝置的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理方法的操作流程如下:
[0043]當(dāng)編碼核心100需要訪問(wèn)參考數(shù)據(jù)時(shí)，其向一級(jí)緩存單元101發(fā)起一個(gè)訪問(wèn)請(qǐng)求。一級(jí)緩存單元101檢查訪問(wèn)是否命中內(nèi)部緩存。若命中，則向編碼核心100返回其請(qǐng)求的數(shù)據(jù)。否則通過(guò)總線103的refilling_req通道向二級(jí)緩存單元102發(fā)起再填充請(qǐng)求。
[0044]二級(jí)緩存單元102接到請(qǐng)求后首先檢查是否在本地存儲(chǔ)命中，本地存儲(chǔ)命中指請(qǐng)求的參考數(shù)據(jù)在二級(jí)緩存單元102本地的第二多端口 2D緩存器105或存留緩沖108中存在。若在本地存儲(chǔ)命中則通過(guò)refilling通道將命中的參考數(shù)據(jù)返回一級(jí)緩存單元101。若不在本地存儲(chǔ)命中，則檢查探聽(tīng)過(guò)濾器107中的條目，若命中探聽(tīng)過(guò)濾器107則通過(guò)refilling_ast通道向條目所在的一級(jí)緩存單元101發(fā)起請(qǐng)求。一級(jí)緩存單元101收到refilling_ast傳來(lái)的請(qǐng)求后從內(nèi)部緩存取出所請(qǐng)求的參考數(shù)據(jù)，并通過(guò)victim通道將其返回給總線?？偩€將此參考數(shù)據(jù)通過(guò)refilling通道發(fā)送給發(fā)起refiling請(qǐng)求的一級(jí)緩存單元101。若再填充參考數(shù)據(jù)請(qǐng)求在二級(jí)緩存單元102本地存儲(chǔ)以及探聽(tīng)過(guò)濾器107中均未命中，則二級(jí)緩存單元102向外部存儲(chǔ)器200發(fā)出請(qǐng)求參考數(shù)據(jù)，并將自外部存儲(chǔ)器200返回的數(shù)據(jù)通過(guò)總線103的refilling通道發(fā)送至發(fā)起refilling請(qǐng)求的一級(jí)緩存單元 101。
[0045]當(dāng)發(fā)起再填充請(qǐng)求的一級(jí)緩存單元101接收到自總線refilling通道傳輸?shù)木彺鎵K數(shù)據(jù)后，將其裝入內(nèi)部RAM并更新內(nèi)部tag表，隨后將編碼核心所請(qǐng)求的參考數(shù)據(jù)返回。當(dāng)此再填充的緩存塊進(jìn)入一級(jí)緩存單元101時(shí)，可能會(huì)替換一級(jí)緩存單元101中一個(gè)原有的緩存塊，可以采用各種替換策略，包括但不限于PLRU (Pseudo-Least Recently Used,偽-最近最少使用)或隨機(jī)替換等。此時(shí)一級(jí)緩存單元101將這個(gè)緩存塊通過(guò)victim通道發(fā)送至二級(jí)緩存單元102并在存留緩沖108中暫時(shí)存儲(chǔ)。二級(jí)緩存單元102在空閑時(shí)檢查存留緩沖108中的緩存塊是否已經(jīng)在本地緩存中存在，若已經(jīng)存在則將其丟棄，否則將其存入本地緩存。這個(gè)過(guò)程中可能需要替換二級(jí)緩存單元102內(nèi)部原有的緩存塊，可以采用各種替換策略，包括但不限于PLRU或隨機(jī)替換等。
[0046]以上結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說(shuō)明對(duì)本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書(shū)界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于H.264/AVC并行編碼裝置的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理方法，其特征在于所述參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理方法包括以下實(shí)現(xiàn)步驟: 編碼核心向一級(jí)緩存單元發(fā)起一個(gè)訪問(wèn)請(qǐng)求； 所述一級(jí)緩存單元查詢其內(nèi)部第一多端口 2D緩存器，并向所述編碼核心返回參考數(shù)據(jù)； 當(dāng)所述第一多端口 2D緩存器內(nèi)無(wú)匹配參考數(shù)據(jù)時(shí)，所述一級(jí)緩存單元通過(guò)總線向二級(jí)緩存單元發(fā)起再填充請(qǐng)求； 所述二級(jí)緩存單元查詢其內(nèi)部第二多端口 2D緩存器，并向所述一級(jí)緩存單元返回再填充參考數(shù)據(jù)； 當(dāng)所述第二多端口 2D緩存器內(nèi)無(wú)匹配再填充參考數(shù)據(jù)時(shí)，向外部存儲(chǔ)器發(fā)出參考數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并將自所述外部存儲(chǔ)器返回的參考數(shù)據(jù)通過(guò)總線發(fā)送至一級(jí)緩存單元。
2.如權(quán)利要求1所述的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理方法，其特征在于:當(dāng)所述第二多端口2D緩存器內(nèi)無(wú)匹配再填充參考數(shù)據(jù)時(shí)，所述二級(jí)緩存單元先查詢其內(nèi)部探聽(tīng)過(guò)濾器的條目，并向所述條目所在的一級(jí)緩存單元發(fā)起請(qǐng)求，所述一級(jí)緩存單元根據(jù)所述請(qǐng)求從內(nèi)部取出所請(qǐng)求的參考數(shù)據(jù)，當(dāng)所述內(nèi)部探聽(tīng)過(guò)濾器中無(wú)匹配條目時(shí)，所述二級(jí)緩存單元再向所述外部存儲(chǔ)器發(fā)出參考數(shù)據(jù)請(qǐng)求。
3.一種適用于H.264/AVC并行編碼裝置的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置，其特征在于:所述參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置包括多個(gè)分別連接一編碼核心的一級(jí)緩存單元，所述一級(jí)緩存單元通過(guò)一總線連接于一個(gè)二級(jí)緩存單元，所述二級(jí)緩存單元進(jìn)一步連接外部存儲(chǔ)器。
4.如權(quán)利要求3所述的參`考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置，其特征在于:所述總線包括總線控制器以及控制連接于所述總線控制器的互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)包括用于傳輸參考數(shù)據(jù)再填充請(qǐng)求的再填充請(qǐng)求通道與再填充請(qǐng)求輔助通道、以及用于傳輸參考數(shù)據(jù)的存留數(shù)據(jù)通道與再填充數(shù)據(jù)通道。
5.如權(quán)利要求4所述的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置，其特征在于:所述一級(jí)緩存單元包括第一多端口 2D緩存器，所述一級(jí)緩存單元通過(guò)所述總線連接至所屬的編碼核心的運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊，所述一級(jí)緩存單元設(shè)有再填充請(qǐng)求輔助通道與存留數(shù)據(jù)通道。
6.如權(quán)利要求5所述的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置，其特征在于:所述二級(jí)緩存單元包括第二多端口 2D緩存器、總線偵聽(tīng)模塊、探聽(tīng)過(guò)濾器、存留緩沖以及外部參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊，所述存留緩沖分別連接所述第二多端口 2D緩存器和所述總線偵聽(tīng)模塊，所述第二多端口2D緩存器進(jìn)一步連接所述探聽(tīng)過(guò)濾器，所述總線偵聽(tīng)模塊亦進(jìn)一步連接所述探聽(tīng)過(guò)濾器，所述探聽(tīng)過(guò)濾器進(jìn)一步連接所述外部參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊，并且所述外部參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊連接所述外部存儲(chǔ)器。
7.如權(quán)利要求6所述的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置，其特征在于:所述一級(jí)緩存單元通過(guò)所述存留數(shù)據(jù)通道連接所述存留緩沖；所述探聽(tīng)過(guò)濾器通過(guò)所述再填充請(qǐng)求輔助通道連接所述一級(jí)緩存單元。
8.如權(quán)利要求7所述的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置，其特征在于:一個(gè)或多個(gè)所述再填充請(qǐng)求通道連接至所述總線偵聽(tīng)模塊與所述第二多端口 2D緩存器以傳輸參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)；所述探聽(tīng)過(guò)濾器連接至所述再填充請(qǐng)求輔助通道以傳輸參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)。
9.如權(quán)利要求8所述的參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)管理裝置，其特征在于:所述外部參考數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊連接至所述再填充數(shù)據(jù) 通道以傳輸參考數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G06F17/30GK103729449SQ201310751654
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】諸悅, 高厚新, 陳曉春, 章旭東, 劉斌, 劉翔, 陳子遇 申請(qǐng)人:上海富瀚微電子有限公司