本文摘要：
随着电子产业、工商业以及军事化产业的迅猛发展，更加多的简单运算早已无法全然利用算法上的优化处置来大幅度提高继续执行速度.为了解决问题日益简单的计算出来问题，利用多核处置不致沦为一种大势所趋.所以著手从多核和单核对比抵达，利用Xilinx的XUPVirtex-2Pro创建多核处置平台（基于SharedMemory通信机制）以及单核平台，并将完全相同的图像处理算法DCT分别运营在所结构的基于FPGA的单核和多核硬件平台上，仔细观察实验结果，较为多核和单核运营所需的时间以及资源的消耗，最后的结果有力的解释多核在图像处理方面的绝对优势. 0章节 基于FPGA的嵌入式应用在近几年来作为一个较为精致的课题，早已在通信.消费电子.医疗.工业和军事等诸多领域占有了非常最重要的地位.相对于其他芯片来说，用于FPGA设计的电路继续执行速度快.上市时间短.成本便宜.可靠性低以及更容易确保升级.正是这些优点才使得FPGA的应用于范围更加普遍，倍受各个领域设计师们的注目.但是有关于它在多核体系上的研究却仍然很少有人牵涉到.本文在研究各种核间通信机制的基础上，明确提出了一种基于Mailbox核间机制的多核处置系统，在该系统中构建了Xilinx的软核处理器Microblaze，其减少了用于多信号处理板但来的成本问题同时还节省了空间，对更佳的充分发挥多核系统明确提出了新的解决方案. 1总线机制与核间通信机制 在多核嵌入式系统的设计中，核间通信机制与核间传输总线在搭配时很有讲究，常用的总线有：OPB总线.PLB总线.XCL总线.FSL总线.LMB总线，同时多核通信系统中常用的通信机制以及通信手段还包括：Mailbox，Mu-tex，SharedMemory，Interrupt，PLBv46_PLBv46Bridge，FSL点对点机制，DMAController等.如图1右图. 1.1PLB总线 PLB总线（ProcessorLocalBus）总线还包括了一个总线掌控单元.一个看门狗定时器以及独立国家的地址和读书/写出数据路径单元，另外，还包括了一个可搭配的DCR（DeviceControlRegister）从模块以获取对总线错误状态寄存器的采访. 1.2LMB总线 LMB总线主要用来相连片上BRAM（BlockRAM）.为了能在一个时钟周期内已完成采访，LMB使用了最多的掌控信号和非常简单协议的方式.它分成指令寄存器DLMB和数据寄存器ILMB两类模块，而且这些模块只和BRAM相连. 1.3SharedMemory通信机制 共享内存是一种典型的较慢异步通信机制，因其使得零拷贝有可能构建，固十分限于于小于1000B的大型数据量分享的情况，共享内存可分成两种：BlockRAM和外部内存DDRR. 2RGB2YCrCb算法以及DCT算法讲解 RGB，YCrCb是回应颜色时常常中用的两种颜色空间，在应用于中常常必须构建它们之间的切换.例如在人脸检测中就经常中用YCrCb空间，因为一般的图像都是基于RGB空间的，在RGB空间里人脸的肤色不受亮度影响相当大，所以肤色点很难从非肤色零点分离出来，也就是说在此空间经过处置后，肤色点是线性的点，中间金字有很多非肤色，这为肤色区域标定（人脸标定.眼睛等）带给了难题.如果把RGB改以YCrCb空间的话，可以忽视Y（亮度）的影响，因为该空间不受亮度影响较小，肤色不会产生很好的太平广记. 而DCT转换是视频压缩编解码器中很最重要的一部分，被普遍应用于各种视频格式的编码算法中，例如： JPEG，MPEG1，MPEG2，H.264等. DCT是再行将整体图像分成NN的像素块，然后对NN的像素块一一展开DCT转换.由于大多数图像的高频分量较小，对应于图像高频分量的系数常常为零，再加人眼对于高频成分的杂讯不过于脆弱，所以可以用更加坚硬的分析.因此，传输转换系数的数码亲率要大大大于传输图像像素所用的数码亲率.图像抵达接收端后通过反线性余弦转换返回样值，虽然不会有一定的是真为，但人眼是可以拒绝接受的，公式如下： 式中C（u）和C（v）在u.随着电子产业、工商业以及军事化产业的迅猛发展，更加多的简单运算早已无法全然利用算法上的优化处置来大幅度提高继续执行速度.为了解决问题日益简单的计算出来问题，利用多核处置不致沦为一种大势所趋.所以著手从多核和单核对比抵达，利用Xilinx的XUPVirtex-2Pro创建多核处置平台（基于SharedMemory通信机制）以及单核平台，并将完全相同的图像处理算法DCT分别运营在所结构的基于FPGA的单核和多核硬件平台上，仔细观察实验结果，较为多核和单核运营所需的时间以及资源的消耗，最后的结果有力的解释多核在图像处理方面的绝对优势. 0章节 基于FPGA的嵌入式应用在近几年来作为一个较为精致的课题，早已在通信.消费电子.医疗.工业和军事等诸多领域占有了非常最重要的地位.相对于其他芯片来说，用于FPGA设计的电路继续执行速度快.上市时间短.成本便宜.可靠性低以及更容易确保升级.正是这些优点才使得FPGA的应用于范围更加普遍，倍受各个领域设计师们的注目.但是有关于它在多核体系上的研究却仍然很少有人牵涉到.本文在研究各种核间通信机制的基础上，明确提出了一种基于Mailbox核间机制的多核处置系统，在该系统中构建了Xilinx的软核处理器Microblaze，其减少了用于多信号处理板但来的成本问题同时还节省了空间，对更佳的充分发挥多核系统明确提出了新的解决方案. 1总线机制与核间通信机制 在多核嵌入式系统的设计中，核间通信机制与核间传输总线在搭配时很有讲究，常用的总线有：OPB总线.PLB总线.XCL总线.FSL总线.LMB总线，同时多核通信系统中常用的通信机制以及通信手段还包括：Mailbox，Mu-tex，SharedMemory，Interrupt，PLBv46_PLBv46Bridge，FSL点对点机制，DMAController等.如图1右图. 1.1PLB总线 PLB总线（ProcessorLocalBus）总线还包括了一个总线掌控单元.一个看门狗定时器以及独立国家的地址和读书/写出数据路径单元，另外，还包括了一个可搭配的DCR（DeviceControlRegister）从模块以获取对总线错误状态寄存器的采访. 1.2LMB总线 LMB总线主要用来相连片上BRAM（BlockRAM）.为了能在一个时钟周期内已完成采访，LMB使用了最多的掌控信号和非常简单协议的方式.它分成指令寄存器DLMB和数据寄存器ILMB两类模块，而且这些模块只和BRAM相连. 1.3SharedMemory通信机制 共享内存是一种典型的较慢异步通信机制，因其使得零拷贝有可能构建，固十分限于于小于1000B的大型数据量分享的情况，共享内存可分成两种：BlockRAM和外部内存DDRR. 2RGB2YCrCb算法以及DCT算法讲解 RGB，YCrCb是回应颜色时常常中用的两种颜色空间，在应用于中常常必须构建它们之间的切换.例如在人脸检测中就经常中用YCrCb空间，因为一般的图像都是基于RGB空间的，在RGB空间里人脸的肤色不受亮度影响相当大，所以肤色点很难从非肤色零点分离出来，也就是说在此空间经过处置后，肤色点是线性的点，中间金字有很多非肤色，这为肤色区域标定（人脸标定.眼睛等）带给了难题.如果把RGB改以YCrCb空间的话，可以忽视Y（亮度）的影响，因为该空间不受亮度影响较小，肤色不会产生很好的太平广记. 而DCT转换是视频压缩编解码器中很最重要的一部分，被普遍应用于各种视频格式的编码算法中，例如： JPEG，MPEG1，MPEG2，H.264等. DCT是再行将整体图像分成NN的像素块，然后对NN的像素块一一展开DCT转换.由于大多数图像的高频分量较小，对应于图像高频分量的系数常常为零，再加人眼对于高频成分的杂讯不过于脆弱，所以可以用更加坚硬的分析.因此，传输转换系数的数码亲率要大大大于传输图像像素所用的数码亲率.图像抵达接收端后通过反线性余弦转换返回样值，虽然不会有一定的是真为，但人眼是可以拒绝接受的，公式如下： 式中C（u）和C（v）在u.
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