文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
嵌入式多媒体系统中硬件加速技术的应用
姓名:蒋永刚
申请学位级别:硕士
专业:软件工程
指导教师:戚正伟;邹恒明
20091201
嵌入式多媒体系统中硬件加速技术的应用
摘要

消费类电子产品的快速发展使得嵌入式多媒体系统的性能要求
随之提升。随着消费电子产品性能的不断增强,越来越多的嵌入式多
媒体系统希望能够支持速度快、性能强劲的图形系统,嵌入式图形加
速器在嵌入式多媒体系统中的应用开始崭露头角,并逐渐在嵌入式多
媒体系统中得到广泛和深入的应用。
本文针对体系结构的多媒体应用处理平台,重点研究嵌入式
多媒体系统中硬件图形加速器的应用,包括嵌入式操作系统平台
的建立、硬件图形加速器驱动程序和专用图形库的设计与实现以
及基准图形性能的测试()。课题需要解决
的关键问题是在嵌入式系统中能够充分发挥硬件性能的驱动程序和
友好高效的用户空间图形库的设计与实现。在设计和实现过程中,本
文主要完成了以下的工作:
()设计了一个自适应的无缝软硬件图形加速架构。该架构建立了
软硬件统一的指令执行体系,将软件图形指令转化为硬件图形指令相
似的格式,因此统一了软硬件指令界面;同时利用等待事件中断,实
现了软硬件加速图形指令的无缝连接,不但屏蔽了软硬件加速的细
节,同时也保证了指令按正确顺序执行。
()提出了基于运算量的缓冲区提交策略。该策略首先建立图形指
令执行时间的评估模型,并通过实验数据求得模型的主要参数。在模
型应用上,通过估算缓冲区的总体执行时间,结合系统计时器来决定
缓冲区提交的时机。除了进一步屏蔽硬件细节之外,还能改善高负荷
情况下屏幕的响应速度。
()在基于处理器的硬件平台之上,完成了嵌入
式操作系统上对硬件图形加速器的软件支持,包括设备驱动程
序和专用图形库的设计与实现;同时通过选择合适基准图形测试程
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序,测试该硬件和软件系统在嵌入式平台上的整体的表现。
测试结果显示,在集成了硬件图形加速器的嵌入式平台上,
系统图形性能相对纯软件运算有了质的飞跃,相对纯软件加速方法,
硬件加速技术使得图形运算速度提升了倍;并且在保持友好用
户界面的基础之上,大大降低占用率(平均占用率低于%);
同时,由于降低了占用率,使得整体功耗有所降低。由此可见,
硬件加速技术在嵌入式多媒体系统中具有相当的应用价值,同时拥有
很大的发展潜力。

关键词:嵌入式、多媒体、硬件加速、图形、设备驱动程序、图
形库
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APPLY HARDWARE ACCELERATOR IN EMBEDDED
MULTIMEDIA SYSTEM

ABSTRACT

The rapid developement of consumer mobile electric products
requires higher performence of embedded multimedia system. Achieving
the higher requirement, more and more embedded multimedia systems
need to support high speed and performence graphic system. So it’s the
oppturnity that the embedded hardware graphic accelerators shows the
value, and gradually accepted by modern high-end embedded systems.
This paper focus on a embedded application platform based on ARM
architecture, studying how to apply 2D hardware graphic accelerator in
this platform, including setting up the embedded operating system,
desinging and implementation of the device driver and non-standard
graphic library and 2D graphic benchmark. The key points are effective
design and implementation for embedded device drivers, good user