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在高速海量数据交互系统中,存储访问的带宽和能耗需求往往是限制系统性能的瓶颈。消费电子领域代价受限的高清视频解码系统是一类受存储瓶颈问题所困扰的典型系统。本文基于数字视频解码系统,从嵌入式压缩(EC)和存储访问管理的角度提出了存储瓶颈问题的有效解决方案并进行了实现与验证。嵌入式压缩通过减少解码核心与存储器的数据交互来缓解存储瓶颈问题。本文提出了应用于MPEG-2解码器的低代价无损EC算法。处理高清视频时,该算法可将写入的数据量减少50%左右,与之前有损算法效率接近。在HJTC 0.18μm工艺下,压缩和解压缩单元的综合电路等效门数分别为13K和4K,少于视频解码器资源的5%。另外,本文还针对H.264解码器提出了一种基于5/3小波的高效EC算法,可将存储的数据量减少70%左右,且视频质量损失低于压缩效率相近的算法。此算法将每个4×4块压缩为64-bit或32-bit的字段,使其与数据总线位宽相匹配从而提高了总线利用率。嵌入式压缩方案在解码器中集成的关键问题是运动补偿中的参考数据读取机制。本文分别针对MPEG-2和H.264的特点提出了边界判断和双模边界融合机制,并首次提出了嵌入式压缩与运动补偿联合设计的新思路。其中,双模边界融合机制可将由嵌入式压缩引入的读取像素冗余度降低到仅余10%左右。在存储访问管理方面,本文提出了一种基于窗口的高效存储结构,与传统线性存储结构相比,可在存储访问量相同情况下将换行时序开销减少90%左右。另外,本文设计并实现了采用组响应和无冗余读写控制机制的多端口SDRAM存储控制器,减少了端口切换引起的换页操作,且将缓存容量减少了75%。最后,本文将提出的边界判断机制和无损EC算法集成到MPEG-2视频解码器中,并实现了宏块级三级流水结构的EC视频解码器。FPGA测试结果显示,解码CIF格式的视频流时,采用本文提出的无损EC算法的MPEG-2解码器可将系统功耗平均降低25%。本文提出的方案能有效地缓解高清视频解码器中的存储瓶颈问题,为代价受限条件下高速数据交互系统的实现提供了解决方案。