文档介绍：华中科技大学硕士学位论文
分类号学号 M201072010

学校代码 10487 密级

硕士学位论文

并行 JPEG 压缩算法在 ESCA 上的实现

学位申请人: 宋丹丹
学科专业: 半导体芯片系统设计与工艺
指导教师: 郑朝霞副教授
答辩日期: 2013 年 01 月 24 日
华中科技大学硕士学位论文
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
For the Degree of Master of Engineering

The Implementation of parallel
JPEG on ESCA

Candidate : Song Dandan
Major : System Design and Process
of Semiconductor chip
Supervisor : Associate Prof. Zheng Zhaoxia

Huazhong University of Science and Technology
Wuhan, Hubei 430074, P. R. China
January, 2013
华中科技大学硕士学位论文
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及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不
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日期: 年月日

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本论文属于
不保密□。

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学位论文作者签名: 指导教师签名:

日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文
摘要
随着信息技术的发展,图像的应用愈加广泛,但是日益增加的图像数据量与有限
带宽的矛盾日渐突出,因此图像压缩变得越来越重要。JPEG 压缩算法是目前国际上
广泛应用的图像压缩算法之一。本项目基于异构混合架构设计了面向多媒体与科学工
程计算的多核加速协处理器 ESCA,本文主要研究了基于高性能 ESCA 协处理器的并
行 JPEG 算法的实现。
考虑到 JPEG 算法中各个部分的特点,将计算密集型的前向 DCT 变换和量化部分
在高性能ESCA协处理器上实现,将控制密集型的代码部分在主处理器上实现。此外,
根据高性能 ESCA 协处理器的显式存储技术以及处理器-存储器集成技术,实现数据
存储的优化,大大减少了数据的传输时间,提高了程序的整体效率;根据高性能 ESCA
协处理器计算内核提供的多媒体指令及其子字并行技术和向量技术,实现计算部分的
加速,有效提高整体计算速度;最后基于双 buffer 实现数据传输与计算的并行,以隐
藏数据传输引起的延迟,减少了计算内核的等待时间,缩短了整体执行时间。
最后,本文在单芯片高性能 ESCA 协处理器实现并行 JPEG 算法,并对其性能进
行评测,通过与 Intel Pentium Duo CPU T2330 的性能对比,单芯片高性能 ESCA 协处
理器是 Intel Pentium Duo CPU T2330 性能的倍左右。此外,在大规模高性能 ESCA
协处理器上,通过改变系统的芯片数目、芯片上计算内核的数目、工作频率以及存储
带宽,对性能进行评测,探究影响性能的因素,并得出性能评估模型,对多核系统的
设计具有一定的指导意义。

关键字:并行计算 JPEG 图像压缩算法异构多核混合计算存储器-处理器
集成
I
华中科技大学硕士学位论文
ABSTRACT
With the development of information technology, the application of th