Objektorientierte Cache-Speicher für programmierbare monolithische Multiprozessoren in der digitalen Bildverarbeitung:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1997
|
| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 9]
267 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Zugl.: Hannover, Univ., Diss., 1997 |
| Beschreibung: | XVI, 157 S.: graph. Darst. |
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-V
INHALT
1
EINLEITUNG
.
1
1.1
TRENDS
IN
DER
DIGITALEN
BILDVERARBEITUNG
.
1
1.2
BEDEUTUNG
DER
SPEICHERARCHITEKTUR
FUER
DEN
ARCHITEKTURENTWURF
.
3
1.3
ZIELE
UND
AUFBAU
DER
ARBEIT
.
5
2
CACHESPEICHER:
PRINZIPIEN,
REALISIERUNG
UND
BEWERTUNG
.
7
2.1
MOTIVATIONDESCACHE-GRUNDGEDANKENS
.
7
2.2
CACHEARCHITEKTUREN
.
10
2.3
LEISTUNGSBEWERTUNG
UND
OPTIMIERUNG
VON
CACHE-ARCHITEKTUREN
.
13
2.3.1
DESIGNPARAMETEREINERCACHEARCHITEKTUR
.
13
2.3.2
OPTIMIERUNGSZIELE
.
14
2.3.3
LEISTUNGSMESSUNG
.
15
2.4
ZUSAMMENFASSUNG
CACHEGRUNDLAGEN
.
17
3
BILDVERARBEITUNGSALGORITHMEN
UND
DEREN
PARALLELE
IMPLEMENTIERUNG
18
3.1
CHARAKTERISTISCHE
EIGENSCHAFTEN
VON
BILDVERARBEITUNGSALGORITHMEN
.
19
3.1.1
KLASSIFIZIERUNG
VON
BILDVERARBEITUNGSALGORITHMEN
.
19
3.1.2
DATENZUGRIFFE
BEI
LOW
-
LEVEL
-
ALGORITHMEN
.
20
3.1.3
DATENZUGRIFFE
BEI
MEDIUM-LEVEL-ALGORITHMEN
.
21
3.1.4
DATENZUGRIFFE
BEI
HIGH-LEVEL-ALGORITHMEN
.
22
3.2
PARALLELE
IMPLEMENTIERUNG
VON
BILDVERARBEITUNGSALGORITHMEN
.
23
3.2.1
PARALLELITAETSARTEN
UND
IMPLEMENTIERUNGSEBENEN
.
23
3.2.2
PARALLELITAET
AUF
FUNKTIONSEBENE
.
24
3.2.3
PARALLELITAET
AUF
CHIPEBENE
.
25
3.2.4
PARALLELITAET
AUF
SYSTEMEBENE
.
26
3.2.5
ERGEBNISSE
.
26
3.3
PARALLELISIERUNGSSTRATEGIEN
UND
RESULTIERENDE
ZUGRIFFSMUSTER
.
27
3.3.1
PARALLELISIERUNGSSTRATEGIEN
AUF
DATENEBENE
.
27
3.4
MATHEMATISCHE
BESCHREIBUNG
DER
LOKALITAETSEIGENSCHAFTEN
.
30
3.4.1
ZEITLICHE
UND
OERTLICHE
LOKALITAET
BEI
SKALAREM
ZUGRIFF
.
31
3.4.2
ZEITLICHE
UND
OERTLICHE
LOKALITAET
BEI
PARALLELEM
ZUGRIFF
.
35
3.5
ZUSAMMENFASSUNG
ALGORITHMENEIGENSCHAFTEN
UND
PARALLELVERARBEITUNG
.
36
4
SPEICHERKONZEPTE
EXISTIERENDER
BILDVERARBEITUNGSPROZESSOREN
.
38
4.1
GRUNDSAETZLICHEON-CHIP-SPEICHERKONZEPTE
.
39
4.1.1
DIREKTGEKOPPELTE
PROZESSORARCHITEKTUREN
MIT
LOKALEN
SPEICHERN
.
40
4.1.2
SPEICHERGEKOPPELTE
PROZESSORARCHITEKTUREN
.
40
4.2
WECHSELWIRKUNG
PROZESSOR-CONTROLLING
UND
SPEICHERARCHITEKTUR
.
42
4.2.1
CACHEKOHAERENZ
.
43
4.2.2
VERHINDERUNG
UND
AUFLOESUNG
VON
KONFLIKTEN
.
46
4.3
VORSTELLUNG
UND
KLASSIFIKATION
BEKANNTER
ARCHITEKTUREN
.
47
4.3.1
TEXAS
TMS320C80:
KONFLIKTAUFLOESENDE
MIMD-AREHITEKTUR
.
49
-VL
4.3.1.1
UEBERBLICK
.
49
4.3.1.2
ADRESSRECHNER
UND
ZUGRIFFSKONFLIKTAUFLOESUNG
.
50
4.3.1.3
SPEICHERVERWALTUNG
.
50
4.3.2
HIPAR-DSP:
KONFLIKTVERMEIDENDE
SIMD-ARCHITEKTUR
.
51
4.3.2.1
UEBERBLICK
.
51
4.3.2.2
ADRESSRECHNER,
ADRESSTRANSFORMATION
UND
KONFLIKTVERMEIDUNG
.
53
4.3.2.3
SPEICHERVERWALTUNG
.
54
4.4
DISKUSSION
UND
BEWERTUNG
EXISTIERENDER
SPEICHERARCHITEKTUREN
.
57
4.4.1
ERFUELLUNG
DER
ALGORITHMENANFORDERUNGEN
.
57
4.4.2
ARCHITEKTURASPEKTE
.
57
4.4.3
BENUTZER
-
UND
COMPILERFTEUNDLICHKEIT
.
59
4.5
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ANFORDERUNGEN
AN
EINEN
CACHE
MIT
PARALLELEM
ZUGRIFF
.
60
4.5.1
ANFORDERUNGEN
HINSICHTLICH
DER
ALGORITHMENEIGENSCHAFTEN
.
60
4.5.2
ANFORDERUNGEN
AUS
PROZESSOR-UND
SPEICHERARCHITEKTUR
.
60
4.5.3
ANFORDERUNGEN
VON
PROGRAMMIERER
UND
COMPILER
.
61
4.5.4
EINSCHRAENKUNGEN
UND
ABGRENZUNGEN
DES
SPEICHERKONZEPTS
.
61
5
OBJEKTORIENTIERTE
SPEICHERARCHITEKTUR
.
62
5.1
KONZEPT
DES
OBJEKTORIENTIERTEN
CACHES
.
62
5.2
OBJEKTORIENTIERTE
CACHES
IM
HARDWARE-SOFTWARE
SYSTEM
.
65
5.2.1
PARALLELEN
ZUM
OBJEKTORIENTIERTEN
SOFTWAREDESIGN
.
65
5.2.2
BETRACHTUNG
AUS
SICHT
DER
PROZESSORARCHITEKTURENTWICKLUNG
.
67
5.2.3
VERGLEICH
MIT
DEM
KLASSISCHEN
PRINZIP
DES
VIRTUELLEN
SPEICHERS
.
68
5.3
DATENVERTEILUNG
UND
CACHE-ORGANISATION
.
70
5.3.1
NOMENKLATUR
.
71
5.3.2
LOGISCHE
GLIEDERUNG
DER
INTERNEN
SPEICHERBAENKE
.
72
5.3.3
DATENVERTEILUNG
AUF
DIE
SPEICHERBAENKE
.
73
5.3.3.1
MATRIXZUGRIFF
IM
ZWEIDIMENSIONALEN
ADRESSRAUM
.
73
5.3.3.2
VEKTORZUGRIFF
IM
ZWEIDIMENSIONALEN
ADRESSRAUM
.
76
5.3.3.3
VEKTORZUGRIFF
IM
EINDIMENSIONALEN
ADRESSRAUM
.
78
5.3.3.4
WAHLFREIER,
UNABHAENGIGER
ZUGRIFF
DER
VERARBEITUNGSEINHEITEN
AUF
PRIVATE
DATEN
.
79
5.3.4
ZUSAMMENFASSUNG
DATENVERTEILUNG
UND
CACHEORGANISATION
.
80
5.4
ADRESSRECHNUNG
.
80
5.4.1
ANFORDERUNGEN
AN
DEN
ADRESSRECHNER
.
81
5.4.2
REALISIERUNGSALTEMATIVEN
UND
DEREN
BEWERTUNG
.
82
5.4.3
PRAKTISCHE
REALISIERUNG
DES
ADRESSRECHNERS
.
83
5.4.4
ADRESSWORTBREITEN
.
85
5.4.5
ZENTRALER
ADRESSRECHNER
MIT
POST-MODIFY
.
86
5.4.6
ERGEBNISSE
.
87
5.4.7
ZUSAMMENFASSUNG
ADRESSBERECHNUNG
.
87
5.5
BLOCKAUSWAHL
.
88
5.5.1
BLOCKZUORDNUNGSSTRATEGIEN
IM
OBJEKTORIENTIERTEN
CACHE
.
88
5.5.2
ZUSAMMENFASSUNG
BLOCKAUSWAHL
.
91
5.6
HIT-7MISSERKENNUNG
.
92
5.6.1
PROBLEMATIK
DER
HIT-/MISSERKENNUNG
BEI
EINEM
SPEICHER
MIT
PARALLELZUGRIFF
.
92
-VN
5.6.2
LOESUNGSANSATZ
UND-ALTERNATIVEN
.
92
5.6.3
SONDERFALL
DES
WAHLFREIEN
ZUGRIFFS
.
95
5.6.4
GROESSE
DER
NOTWENDIGEN
TAGS
.
96
5.6.5
ZUSAMMENFASSUNG
HIT-/MISSERKENNUNG
.
96
5.7
REALISIERUNG
DER
SPEICHERCROSSBARS
.
97
5.7.1
KOMPLEXITAET
UND
TIMING
DER
DATEN
UND
ADRESSCROSSBARS
.
99
5.7.2
ZUSAMMENFASSUNGCROSSBARS
.
100
5.8
DATENTRANSFER
ZWISCHEN
CACHE
UND
EXTERNEM
HAUPTSPEICHER
.
101
5.8.1
ANORDNUNG
DER
VIRTUELLEN
OBJEKTE
IM
HAUPTSPEICHER
.
101
5.8.2
AUFBAU
DES
I/O-CONTROLLERS
.
102
5.8.3
BESCHLEUNIGUNG
DES
DATENTRANSFERS
ZWISCHEN
CACHE
UND
HAUPTSPEICHER
103
5.8.4
SPEKULATIVES
VORLADEN
ZUR
VERRINGERUNG
DER
MISS-RATE
.
105
5.8.5
ZUSAMMENFASSUNG
I/O-CONTROLLER
.
106
5.9
INTEGRATIONSFAEHIGKEIT
IN
EINEN
HOCHSPRACHENCOMPILER
.
106
5.10
ZUSAMMENFASSUNG:
REALISIERUNG
DER
CACHEARCHITEKTUR
.
107
6
REALISIERUNGSBEISPIEL
UND
ERGEBNISSE
.
109
6.1
REALISIERUNGSBEISPIEL
UND
TECHNISCHE
DATEN
.
110
6.2
BEWERTUNG
DES
HARDWAREAUFWANDS
.
110
6.2.1
EINFLUSS
DER
GERINGEREN
RAM
-
BANKZAHL
.
112
6.2.2
VERGLEICH
DES
LOGIK
UND
REGISTERAUFWANDS
.
112
6.3
BEWERTUNG
DES
HIT-/MISSVERHALTENS
.
113
6.3.1
HIT-/MISSVERHALTEN
FUER
LOW-UND
MEDIUM-LEVEL
ALGORITHMEN
.
114
6.3.2
SPEICHEMUTZUNGSGRAD
.
118
6.3.3
EINFLUSS
DES
SPEKULATIVEN
VORLADENS
.
118
6.4
BEWERTUNG
ANHAND
EINES
KOMPLEXEN
BILDVERARBEITUNGSVERFAEHRENS
.
120
6.5
GESAMTBEWERTUNG
.
122
7
AUSBLICK
.
124
7.1
ERWEITERUNG
DER
MOEGLICHEN
ZUGRIFFSMUSTER
.
124
7.1.1
ANDERE
ZUGRIFFSFORMEN
AUF
EIN
ODER
ZWEIDIMENSIONALE
ADRESSRAEUME
.124
7.1.1.1
QUASIREGULAERE
ZUGRIFFE
MIT
ZEITLICHER
KONFLIKTAUFLOESUNG
.
124
7.2
VERWENDUNG
DES
CACHES
IN
TEILSYNCHRONISIERTEN
ARCHITEKTUREN
.
125
7.3
ERWEITERUNG
AUF
INSTRUKTIONEN
.
127
7.4
NUTZUNG
ZUSAETZLICHER
OBJEKTEIGENSCHAFTEN
.
127
7.5
OBJEKTORIENTIERTE
PROZESSORARCHITEKTUR
.
128
8
ZUSAMMENFASSUNG
.
130
ANHANG
.
133
A
REALISIERUNG
DER
DIVISIONS-UND
MODULOOPERATION
.
133
A.L
STANDARD-DIVIDIERER
FUER
POSITIVE
FESTKOMMAZAHLEN
.
133
A.2
EIGENSCHAFTEN
DER
NACHKOMMASTELLEN
BEI
DIVISION
DURCH
2N
+1
.
134
A.3
PARALLELE
DIVISION
DURCH
2N
+1
.
136
-VIII
B
CROSSBAR-REALISIERUNG
.
143
C
LOAD/STORE
-
BEFEHLSSATZ
EINES
PROZESSORS
MIT
OBJEKTORIENTIERTEM
CACHE
.
145
D
LISTENBASIERTE
HOUGH-TRANSFORMATION
ALS
BEISPIEL
EINES
KOMPLEXEN
BILDVERARBEITUNGSVERFAHRENS
.
147
D.L
GRADIENTENBASIERTE
HOUGH-TRANSFORMATION
FUER
GERADEN
.
148
D.2
LISTENBASIERTE
IMPLEMENTIERUNG
.
148
D.3
BESONDERHEITEN
BEIM
EINSATZ
DES
OBJEKTORIENTIERTEN
CACHES
.
150
LITERATURVERZEICHNIS
.
151 |
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