基于ESL的MPEG-4解码SoC软硬件协同设计

• 作 者: 冯鑫
• 机 构: 上海交通大学
• 出 处: 上海交通大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: SoC视频解码 软硬件划分 ESL MPEG-4

本文论述了基于ESL的MPEG-4解码SoC软硬件协同设计。
随着SoC(System on Chip)系统设计复杂度的不断提高，设计前期在系统级别进行软硬件划分对SoC各方面性能的影响日趋增加，迫切需要高效快速性能分析和验证方法学。SoC是软硬件混和的系统，需要对其进行软硬件协同仿真和验证，目前的RTL级别的设计方法软硬件协同仿真在整个设计周期的中后期才开始进行，不利于尽早发现设计中的瓶颈。先进的视频解码SoC系统需要在设计前期在系统级别进行软硬件规划，同时在迫切需要高效的性能分析和验证方法平台对算法从架构层次上优化性能。只有采用新的设计方法学才能解决问题。
本文将先进的电子系统级设计方法学（Electronic System Level ， ESL）引入SoC视频解码系统的设计中。通过研究发现真正决定硬件系统性能的不是底层的RTL实现，而是系统架构与算法数据流的相关模型。因此利用ESL设计平台分析MPEG-4解码系统的算法瓶颈发现软件算法数据流处理相关特性与架构特性降低了系统性能，同时经过对IDCT 、插值重建等算法进行数据流特性分析，总结出软硬件划分策略并进行必要的软硬件划分，提出合理的硬件加速模型架构。
同时采用周期精确的SystemC对运动补偿插值、IDCT与宏块重建模块进行建模，把解码加速模块的设计核心放在数据通路的设计上，采用的了高效的外部数据访存机制与内部处理的暂存机制，同时根据算法特点优化运算电路模型，有效的提升了硬件的性能。
最终建立起基于ESL的软件算法与硬件架构协同仿真验证的SoC协同验证平台，实践证明利用ESL 进行系统设计不仅可以有效提高仿真验证速度而且设计的视频解码硬件能有效改善系统的性能。