Procese Multimedia

1)Clasificarea procesoarelor Multimedia

Procesoarele care poseda facilitati pentru prelucrarile multimedia provin atit categoria GPP cit si din categoria DSP. Procesoarele multimedia (PM) pot fi clasificate dupa structura lor in cinci categorii (Fig. 4.2):

• Microprocesoarele RISC pentru statii de lucru si servere

• Microprocesoarele CISC pentru PC

• Microprocesoarele imbunatatite

• DSP cu consum mic

• DSP pentru accelerare in PC (numite procesoare de mediu)

Fig. 4.2 Clasificarea procesoarelor multimedia

In Fig. 4.3 este prezentata evolutia frecventei de lucru a diverselor categorii de procesoare si dependenta acesteia de gradul de paralelism. Axa orizontala arata numarul de operatii pe 16 biti executate in paralel sau lungimea totala a unitatii aritmetice, iar axa verticala arata frecventa tactului. Microprocesoarele actuale opereaza curent la frecvente de 450-500 MHz, cu un paralelism de maximum opt. In schimb, procesoarele de mediu au un grad mai mare de paralelism ceea ce implica folosirea unei frecvente de tact mai reduse (intre 50-100 MHz). Procesoarele RISC si CISC consuma mai mult de 20 W, in timp ce procesoarle de mediu consuma cca. 4W. Puterea consumata de procesorele RISC imbunatatite, precum cea consumata de DSP-urile pentru aplicatii mobile este sub 1W.Eemplele prezentate in Fig. 4.2 si 4.3 reflecta anumite tendinte de evolutie ale trasaturilor PM:

Procesoarele pentru servere si PC au fost imbunatatite pentru a putea efectua prelucrari multimedia, mentinind compatibilitatea cu procesoarele din care au provenit. Pastrarea compatibilitatii cu softwre-ul deja creeat a condus la restrictii in ceea ce priveste imbunatatirile introduse. Aceasta a insemnat o crestere exagerata a complexitatii hardware. Din acest motiv aceste procesoare opereaza la frecvente mari si consuma mult.

Au fost dezvoltate noi arhitecturi pentru GPP imbunatatite si pentru DSP cu performante mult superioare, chiar daca ele pastreaza caracteristicile functionale ale unor CPU clasice ce beneficiaza de suportul limbajelor de programare de nivel inalt. Arhitectura DSP pentru aplicatii mobile nu a suferit modificari mari pina in prezent, datorita restrictiilor legate de consum si de latimea de banda limitata a canalelor de transfer fara fir. DSP pentru accelerare poseda interfete cu CPU gazda. Structura lor interna este proiectata pentru prelucrari multimedia mai complexe, cum ar fi codarea MPEG-1. Aceste microprocesoare imbunatatite si circuite care au la baza DSP permit folosirea in sistemele cu frecventa de tact mai redusa si consuma mai putin.

2)Cerinta arhitecturalept decodarea MPEG

Performantele si functiile necesare pentru implementarea decodoreleor MPEG-2 sunt elementele determinante pentru proiectarea arhitecturala a procesoarelor multimedia. Decodarea si redarea sirului de biti comprimat presupune decodarea cu lungime variabila, urmata de cuantizarea inversa pentru refacerea coeficientilor transformatei cosinus discrete (TCD) din sirul de biti comprimat. Apoi, cu ajutorul transformatei inverse (TCDI) se obtine semnalul care reprezinta eroarea de predictie. Acest semnal reface cadrul decodat prin adaugarea unui semnal de predictie a miscarii. Semnalul de predictie a miscarii este calculat prin interpolare folosind unul sau doua cadre decodificate anterior. Cadrul decodificat este transformat intr-un format pentru afisare si este transferat intr-o memorie RAM si un etaj tampon de iesire video. Aceste operatii includ si o transformare de format (YUV  RGB). Acest proces de decomprimare este realizat pe blocuri patrate de imagine denumite macroblocuri (16x16 pixeli cu componentele color) sau blocuri (8x8 pixeli). Tabelul 1. prezinta parametrii principali ai standardelor MPEG-1 si MPEG-2 MP@ML. Implementarea decodarii MPEG cu procesoarele multimedia necesita includerea in arhitectura sistemului a urmatoarelor cinci functiuni importante: