CN101557518A - 运动补偿方法及装置、高速缓存替换方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种高速缓存替换方法及装置、运动补偿方法及装置。所述高速缓存替换方法包括：计算运动向量的变化趋势；确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域；基于所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块。所述高速缓存替换方法及装置、运动补偿方法及装置能有效提高高速缓存的命中率，以达到减小访问外部存储器带宽的目的。

Description

运动补偿方法及装置、高速缓存替换方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及图像处理中运动补偿方法及装置、高速缓存替换方法及装置。

背景技术

运动估计与补偿技术经常被应用在视频处理中，特别是在各大标准组织定义的视频解码器里都包含了运动补偿单元。在硬件实现时，运动补偿单元(Motion Compensation)占用了最多的存储器接口带宽，往往是整个解码系统的设计瓶颈。以符合H.264和AVS标准的视频解码器为例，两者均支持1/4亮度像素精度和1/8色度像素精度，所以当运动向量(MV)具有非整数部分时，需要进行插值的参考块的大小都数倍于预测块的大小。举例来说，在H.264的4x4预测模式下，为了得到4x4的预测块，最大需要9x9大小的参考块；在AVS的8x8预测模式下，为了得到8x8的预测块，最大需要11x12或12x11大小的参考块。

为了计算一个非整数像素点，经常需要很多的整数点像素来进行插值，而这些像素都存储在外部存储器中，运动补偿单元需要通过系统总线访问外部存储器，取回所需数据。由于还有其他单元也要占用系统总线，所以运动补偿单元先要向总线仲裁单元发出访问请求，待响应后才能访问外部存储器。在完成预测后，运动补偿单元还要将计算得到的预测块写回外部存储器。

由于预测时需要大量的参考数据，所以运动补偿单元会占用最长的系统总线访问时间和最大的外部存储器带宽。例如，对于1920x1088分辨率的高清视频，在H.264的4x4预测模式下，如果是最坏的情况，即假设每个预测块都需要9x9大小的参考块，那么运动补偿单元的读写操作共需要占用系统总线747MB/s的带宽，已经远远超出系统设计的承受能力。

目前，为减小运动补偿单元占用的带宽，一般在设计时采用带有高速缓存的架构，如图1所示，该架构包括接收运动向量(MV)进行处理的运动补偿单元1(MC)以及高速缓存2(Cache)和外部存储器3。高速缓存2(Cache)作为运动补偿单元1的数据预取装置相对缓解了外部存储器3的访问压力。但是，当高速缓存2的命中率不高时，仍然会产生较大的带宽消耗。因此，问题的关键在于如何尽可能地提高高速缓存的命中率。

发明内容

本发明解决的是现有技术当高速缓存的命中率不高时，其作为运动补偿单元的数据预取装置的作用仍不能较好发挥，从而不能较好达到缓解外部存储器的访问压力的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种高速缓存替换方法，包括：计算运动向量的变化趋势；确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域；基于所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块。

可选地，确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域包括：

若运动向量的变化趋势未超过门限值，选用默认的替换策略检索区域；

若运动向量的变化趋势超过门限值，根据所述变化趋势对于默认的替换策略检索区域的边界进行调整。

可选地，基于所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块包括：

搜索高速缓存中位于检索区域外的缓存块；

若没有缓存块在检索区域以外，则选出检索区域边界上最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块；

若仅选出一个位于检索区域外的缓存块，将其作为本次被替换缓存块；

若选出多个位于检索区域外的缓存块，选出最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块。

相应地，本发明还提供了一种包括上述高速缓存替换方法的运动补偿方法。

相应地，本发明还提供了一种高速缓存替换装置，包括：。

计算单元，计算运动向量的变化趋势；

检索区域获得单元，确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域；

缓存块选定单元，基于所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块。

可选地，所述检索区域获得单元包括：第一判断单元、选择单元、调整单元，其中，

第一判断单元，判断运动向量的变化趋势是否超过门限值，若运动向量的变化趋势未超过门限值时，启动第一选择单元；若运动向量的变化趋势超过门限值时，启动第一选择单元和调整单元；

选择单元，选用默认的替换策略检索区域作为检索区域；

调整单元，根据向量变化趋势对于默认的替换策略检索区域的边界进行调整。

可选地，所述缓存块选定单元包括：搜索单元、第二判断单元、第三判断单元、第一缓存块选择单元、第二缓存块选择单元以及第三缓存块选择单元，其中，

搜索单元，搜索高速缓存中位于检索区域外的缓存块；

第二判断单元，判断是否有缓存块位于检索区域外，若有缓存块位于检索区域外，启动第三判断单元；若没有缓存块位于检索区域外，则启动第一缓存块选择单元；

第三判断单元，判断是否仅有一个缓存块位于检索区域外，若仅有一个缓存块位于检索区域外，启动第二缓存块选择单元；若有多个缓存块位于检索区域外，启动第三缓存块选择单元；

第一缓存块选择单元，选择检索区域边界上最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块；

第二缓存块选择单元，选择检索区域外的缓存块，作为本次被替换缓存块；

第三缓存块选择单元，选出多个位于检索区域外的缓存块中最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块。

相应地，本发明还提供了一种包括上述高速缓存替换装置的运动补偿装置。

与现有技术相比，上述高速缓存替换方法及装置、运动补偿方法及装置具有以下优点：由于绝大多数视频在一个时间片段内运动都具有某个趋势，例如物体平移，物体下坠等等，上述根据运动向量的变化趋势来调整检索区域形状的方法正是在拟合视频内容运动的趋势，检索区域内的缓存块在下次运动补偿中被用到的概率大于检索区域外的缓存块，因此检索区域内的缓存块被替换的概率也应该低于区域外的缓存块，这将有效提高高速缓存的命中率，以达到减小访问外部存储器带宽的目的。

附图说明

图1是现有技术运动补偿中高速缓存和运动补偿装置配合示意图；

图2是本发明运动补偿方法的实施例流程图；

图3是图2所示补偿方法中高速缓存分割示意图；

图4是图2所示补偿方法中通过预测块及运动向量获得参考块地址和像素区域大小的示意图；

图5是图2所示补偿方法中获得所需8x8缓存块的示意图；

图6是5×5检索模式下，默认替换策略获得检索区域示意图；

图7是5×5检索模式下，高速缓存中没有缓存块在检索区域外时，筛选缓存块示意图；

图8至图15是5×5检索模式下，动态替换策略的检索区域对应于各种向量变化趋势的变化示意图。

具体实施方式

根据前述说明，采用高速缓存的目的就是希望下次计算需要用到的数据(缓存块)能够在高速缓存里找到，这样就不需要去访问外部的存储器(外部存储器的带宽远远小于内部存储器的带宽，如果频繁访问外部存储器可能导致系统瓶颈)。

因为视频的运动趋势在一段时间内会有连续性，本发明用检索区域的形状拟合视频内容的变化趋势就是在预测下一次参考块位置，如果该参考块已经在缓存中就不应该被替换掉。否则这次被覆盖掉，下次马上要从外部存储器中去读取，这样缓存的命中率和数据复用率都会降低。

基于此，本发明提供了一种高速缓存替换方法：计算运动向量的变化趋势；确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域；基于所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块。

其中，确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域：若运动向量的变化趋势未超过门限值，选用默认的替换策略检索区域；若运动向量的变化趋势超过门限值，根据所述变化趋势对于默认的替换策略检索区域的边界进行调整。

其中，基于所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块包括：搜索高速缓存中位于检索区域外的缓存块；若没有缓存块在检索区域以外，则选出检索区域边界上最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块；若仅选出一个位于检索区域外的缓存块，将其作为本次被替换缓存块；若选出多个位于检索区域外的缓存块，选出最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块。

以下通过一个运动补偿过程的实例对上述高速缓存替换方法进行进一步说明。

参照图2所示，所述运动补偿过程概述如下，包括：步骤s1，根据预测块的地址和运动向量，计算所需缓存块的地址和运动向量的累积变化值；步骤s2，搜索高速缓存中所有缓存块；步骤s3，判断是否命中所计算出的缓存块，若是，则执行步骤s4；若否，则执行步骤s5；步骤s4，从高速缓存中读取所需数据；步骤s5，判断运动向量的累积变化值是否超过门限值，若否，则执行步骤s6；若是，则执行步骤s7；步骤s6，选用默认的替换策略检索区域；步骤s7，动态切换至新替换策略检索区域；步骤s8，搜索高速缓存中位于检索区域外的缓存块；步骤s9，判断是否有位于检索区域外的缓存块，若是，则执行步骤s10；若否，则执行步骤s11；步骤s10，判断是否仅选出一个缓存块，若是，则执行步骤s12；若否，则执行步骤s13；步骤s11，选出检索区域边界上最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块；步骤s12，将选出的缓存块作为本次被替换缓存块；步骤s13，选出最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块；步骤s14，从外部存储器读取所需缓存块数据，并以该数据覆盖所述被替换缓存块；步骤s15，判断所需进行插值运算的数据是否都已准备好，若是，则执行步骤s16；若否，则返回步骤s2；步骤s16，进行插值运算。

上述运动补偿过程自适应于当前参考帧的数量，将整个高速缓存分割成数个大小相同、地址连续的帧缓存块，每个帧缓存块的最小容量为2KB，其只负责存储相应参考帧的数据。然后，把每个帧缓存块切割成若干个固定大小的缓存块，例如在4:2:0图像格式下，每个8x8缓存块由一个8x8亮度像素块和两个4x4色度像素块组成(共96Byte)，对应于1/4宏块(MacroBlock)的区域。对不同容量的高速缓存，其帧缓存块的分割可以如表1和图3所示，例如容量为8KB的高速缓存最多只能支持4个参考帧，而容量为16KB的高速缓存最多只能支持8个参考帧。

表1

此处需要说明的是，表1和图3针对8kB和16kB容量的高速缓存给出了一种详细的缓存分配和检索模式的实施方案，对于缓存分配和检索模式也可以有其他的方案。

结合图2和图4所示，在运动补偿装置启动后，其首先根据本次预测块的地址和运动向量，计算出本次参考块地址和对应像素区域大小(参考块大小)，例如计算出的像素区域大小为9x9、11x12或12x11。然后计算出这一像素区域所覆盖的若干个8x8缓存块的地址，这些8×8缓存块就是用于存放参考帧数据的缓存块。例如，参照图5所示，对应于9x9像素区域最多覆盖4个8x8缓存块，对应于11x12或12x11像素区域最多覆盖9个8x8缓存块。并且，还会根据当前运动向量的值来计算运动向量的累积变化值。

继续参照图2所示，搜索高速缓存中所有8×8缓存块，看是否命中所计算出的8×8缓存块。如果所需的8x8缓存块已经存在于高速缓存中，则运动补偿装置直接从高速缓存读取数据，不需要向外部存储器提出读请求，即命中。而如果所需的8×8缓存块在高速缓存中搜索不到，也就是未命中，运动补偿装置将从外部存储器读取该8x8缓存块数据，保存在高速缓存中，同时替换掉高速缓存中已经存在的一个8x8缓存块，被替换的8×8缓存块由替换策略选出。

在运动补偿装置初始化后，其首先使用默认的替换策略，然后根据上述计算获得的运动向量的累积变化值，来确定是否需要动态调整替换策略。具体地说，当基于本次运动向量计算获得的累积变化值未超过门限值时，运动补偿装置采用默认替换策略的检索区域，从高速缓存中选出被替换的8×8缓存块；而当基于本次运动向量计算获得的累积变化值超过门限值时，运动补偿装置就会根据向量变化的趋势来动态调整替换策略，依据新的替换策略获得相应检索区域，从高速缓存中选出被替换的8×8缓存块。

对于计算运动向量的变化趋势可以用向量的累积变化值来表征，可以设置两个计数器Counter_H和Counter_V，分别用于表示垂直坐标和水平坐标的运动向量的累积变化值，其初始值为0。对于每一个运动向量，如果本次的运动向量值相对于上次的运动向量值，在垂直方向上变化了y，在水平方向上变化了x，则基于本次运动向量的累积变化值就是上次运动向量的累积变化值与本次变化值的和，令Counter_H＝Counter_H+y，Counter_V＝Counter_V+x。

在每次进行缓存块替换之前，首先判断上述计算获得的Counter_H和Counter_V是否超过门限值h和v，如果-h＜Counter_H＜h并且-v＜Counter_V＜v，即Counter_H和Counter_V未超过门限值，则运动补偿装置使用默认的缓存块替换策略。

其中，默认的替换策略由两步依次实现。第一步，根据高速缓存的容量和参考帧的数量，确定当前采用的检索模式。接着，以当前运动补偿装置所需的参考块的中心点为中心，在参考帧中依据检索模式选出由一定数量8x8缓存块组成的正方区域，检索模式决定了检索区域内8x8缓存块的数量，其关系见表1。

参照图6所示，以5x5检索模式为例，该正方区域由45个8x8缓存块组成。把这个正方区域作为检索区域，对高速缓存中已存的所有8x8缓存块的地址进行检索。如果只有一个缓存块在该检索区域以外，则将其确定为本次被替换的缓存块；如果存在两个或两个以上的缓存块在该检索区域以外，则转入第二步；如果没有缓存块在该检索区域以外，则参照图7所示，选出位于检索区域边界上的所有缓存块，转入第二步。

默认替换策略的第二步采用最近被使用(Last Recently Used)的方法。即从第一步操作中选出的若干个缓存块中，选出最久没有被访问过的缓存块为本次被替换的缓存块。

而当Counter_H和Counter_V的值超过门限值时，则应用动态选择替换策略。动态选择替换策略的实现方法是由运动向量的变化趋势确定相匹配的检索区域。各动态选择替换策略的区别在于检索区域的不同。

当Counter_H＞h并且-v＜Counter_V＜v，说明运动向量的变化趋势为向垂直坐标的正方向急剧增大，则检索区域也应随着向量变化的方向进行调整，向垂直坐标的正方向调整。参照图8所示，所述检索区域相对于图6所示的检索区域，其上边界向垂直坐标的正方向移动了。

当Counter_H＜-h并且-v＜Counter_V＜v，说明运动向量的变化趋势为向垂直坐标的负方向急剧增大，则检索区域也应随着向量变化的方向进行调整，向垂直坐标的负方向调整。参照图9所示，所述检索区域相对于图6所示的检索区域，其下边界向垂直坐标的负方向移动了。

当-h＜Counter_H＜h并且Counter_V＞v，说明运动向量的变化趋势为向水平坐标的正方向急剧增大，则检索区域也应随着向量变化的方向进行调整，向水平坐标的正方向调整。参照图10所示，所述检索区域相对于图6所示的检索区域，其左边界向水平坐标的正方向移动了。

当-h＜Counter_H＜h并且Counter_V＜-v，说明运动向量的变化趋势为向水平坐标的负方向急剧增大，则检索区域也应随着向量变化的方向进行调整，向水平坐标的负方向调整。参照图11所示，所述检索区域相对于图6所示的检索区域，其右边界向水平坐标的负方向移动了。

当Counter_H＞h并且Counter_V＞v，说明运动向量的变化趋势为同时向垂直坐标和水平坐标的正方向急剧增大，则检索区域也应随着向量变化的方向进行调整，向垂直坐标和水平坐标的正方向调整。参照图12所示，所述检索区域相对于图6所示的检索区域，其上边界向垂直坐标的正方向移动，而左边界向水平坐标的正方向移动了。

当Counter_H＞h并且Counter_V＜-v，说明运动向量的变化趋势为同时向垂直坐标的正方向和水平坐标的负方向急剧增大，则检索区域也应随着向量变化的方向进行调整，向垂直坐标的正方向和水平坐标的负方向调整。参照图13所示，所述检索区域相对于图6所示的检索区域，其上边界向垂直坐标的正方向移动，而右边界向水平坐标的负方向移动了。

当Counter_H＜-h并且Counter_V＞v，说明运动向量的变化趋势为同时向垂直坐标的负方向和水平坐标的正方向急剧增大，则检索区域也应随着向量变化的方向进行调整，向垂直坐标的负方向和水平坐标的正方向调整。参照图14所示，所述检索区域相对于图6所示的检索区域，其下边界向垂直坐标的负方向移动，而左边界向水平坐标的正方向移动了。

当Counter_H＜-h并且Counter_V＜-v，说明运动向量的变化趋势为同时向垂直坐标和水平坐标的负方向急剧增大，则检索区域也应随着向量变化的方向进行调整，向垂直坐标和水平坐标的负方向调整。参照图15所示，所述检索区域相对于图6所示的检索区域，其下边界向垂直坐标的负方向移动，而右边界向水平坐标的负方向移动了。

以上举例了各种向量变化趋势所对应的检索区域的变化，以上检索区域的变化就是通过拟合向量变化来获得更合适的检索区域。在获得检索区域后，对高速缓存中已存的所有8x8缓存块的地址进行检索。如果只有一个缓存块在该检索区域以外，则将其确定为本次被替换的缓存块；如果存在两个或两个以上的缓存块在该检索区域以外，则转入第二步；如果没有缓存块在该检索区域以外，则继续参照图7所示，选出位于检索区域边界上的所有缓存块，转入第二步。

动态替换策略的第二步采用最近被使用的方法。即从第一步操作中选出的若干个缓存块中，选出最久没有被访问过的缓存块为本次被替换的缓存块。

在通过默认替换策略或动态替换策略获得本次被替换的缓存块后，从外部存储器读取所述未命中的8×8缓存块数据，并以该数据覆盖所述被替换缓存块。

然后，再依据上述方法依次对其他未命中的8×8缓存块进行替换。经过替换之后，当所有需要的8x8缓存块都存储在高速缓存中时，运动补偿装置才开始进行插值计算。

以上举例的高速缓存替换过程中，用于表征运动向量的变化趋势的是运动向量的累积变化值。另外，还可以有其他方法来表征运动向量的变化趋势，例如，同时以宏块(或者宏块行，或者帧)为单位监测高速缓存的实时命中率，如果命中率低于某个门限，说明运动向量的累积变化值不能够反映当前的真实运动趋势，则将上述的计数器Counter_H和Counter_V重置为初始值0。这种方法和上述采用累积变化值举例说明的区别就是有条件地复位而不是一直累积。

对应于上述举例说明，本发明还提供了一种高速缓存替换装置，包括：。

计算单元，计算运动向量的变化趋势；

检索区域获得单元，根据运动向量的变化趋势确定检索区域的边界；

缓存块选定单元，根据所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块。

可选地，所述检索区域获得单元包括：第一判断单元、选择单元、调整单元，其中，

第一判断单元，判断运动向量的变化趋势是否超过门限值，若运动向量的变化趋势未超过门限值时，启动第一选择单元；若运动向量的变化趋势超过门限值时，启动第一选择单元和调整单元；

选择单元，选用默认的替换策略检索区域作为检索区域；

调整单元，根据向量变化趋势对于默认的替换策略检索区域的边界进行调整。

可选地，所述缓存块选定单元包括：搜索单元、第二判断单元、第三判断单元、第一缓存块选择单元、第二缓存块选择单元以及第三缓存块选择单元，其中，

搜索单元，搜索高速缓存中位于检索区域外的缓存块；

第二判断单元，判断是否有缓存块位于检索区域外，若有缓存块位于检索区域外，启动第三判断单元；若没有缓存块位于检索区域外，则启动第一缓存块选择单元；

第三判断单元，判断是否仅有一个缓存块位于检索区域外，若仅有一个缓存块位于检索区域外，启动第二缓存块选择单元；若有多个缓存块位于检索区域外，启动第三缓存块选择单元；

第一缓存块选择单元，选择检索区域边界上最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块；

第二缓存块选择单元，选择检索区域外的缓存块，作为本次被替换缓存块；

第三缓存块选择单元，选出多个位于检索区域外的缓存块中最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种高速缓存替换方法，其特征在于，包括：

计算运动向量的变化趋势；

确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域；

基于所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块。

2.如权利要求1所述的高速缓存替换方法，其特征在于，确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域包括：

若运动向量的变化趋势未超过门限值，选用默认的替换策略检索区域；

若运动向量的变化趋势超过门限值，根据所述变化趋势对于默认的替换策略检索区域的边界进行调整。

3.如权利要求2所述的高速缓存替换方法，其特征在于，所述默认的替换策略检索区域根据下述方法获得：

根据高速缓存的容量和当前参考帧的数量，确定当前采用的检索模式；

根据当前采用的检索模式，确定检索区域。

4.如权利要求3所述的高速缓存替换方法，其特征在于，所述根据高速缓存的容量和当前参考帧的数量，确定当前采用的检索模式，包括：

根据高速缓存的容量和当前参考帧的数量，计算当前帧缓存块的容量；

根据当前帧缓存块容量，确定当前采用的检索模式。

5.如权利要求3所述的高速缓存替换方法，其特征在于，根据当前采用的检索模式，确定检索区域，包括：

依据检索模式，计算帧缓存块内缓存块的数量；

根据所述帧缓存块内缓存块的数量，确定检索区域。

6.如权利要求1所述的高速缓存替换方法，其特征在于，基于所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块：

搜索高速缓存中位于检索区域外的缓存块；

若没有缓存块在检索区域以外，则选出检索区域边界上最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块；

若仅选出一个位于检索区域外的缓存块，将其作为本次被替换缓存块；

若选出多个位于检索区域外的缓存块，选出最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块。

7.如权利要求2所述的高速缓存替换方法，其特征在于，所述运动向量的变化趋势为运动向量的累积变化值。

8.如权利要求7所述的高速缓存替换方法，其特征在于，所述运动向量的累积变化值包括运动向量在垂直坐标上的累积变化值和在水平坐标上的累积变化值。

9.如权利要求8所述的高速缓存替换方法，其特征在于，根据向量变化趋势对于默认的替换策略检索区域边界进行调整包括：根据运动向量在垂直坐标上的累积变化值和在水平坐标上的累积变化值，对于默认的替换策略检索区域进行调整。

10.如权利要求9所述的高速缓存替换方法，其特征在于，所述调整包括：保持检索区域内缓存块的数量不变，将默认的替换策略检索区域在垂直坐标方向和/或水平坐标方向的边界，随运动向量的相应累积变化值的方向移动。

11.一种包括权利要求1至10任一项所述的高速缓存替换方法的运动补偿方法。

12.一种高速缓存替换装置，其特征在于，包括：

计算单元，计算运动向量的变化趋势；

检索区域获得单元，确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域；

缓存块选定单元，基于所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块。

13.如权利要求11所述的高速缓存替换装置，其特征在于，所述检索区域获得单元包括：第一判断单元、选择单元、调整单元，其中，

第一判断单元，判断运动向量的变化趋势是否超过门限值，若运动向量的变化趋势未超过门限值时，启动第一选择单元；若运动向量的变化趋势超过门限值时，启动第一选择单元和调整单元；

选择单元，选用默认的替换策略检索区域作为检索区域；

调整单元，根据向量变化趋势对于默认的替换策略检索区域的边界进行调整。

14.如权利要求11所述的高速缓存替换装置，其特征在于，所述缓存块选定单元包括：搜索单元、第二判断单元、第三判断单元、第一缓存块选择单元、第二缓存块选择单元以及第三缓存块选择单元，其中，

搜索单元，搜索高速缓存中位于检索区域外的缓存块；

第二判断单元，判断是否有缓存块位于检索区域外，若有缓存块位于检索区域外，启动第三判断单元；若没有缓存块位于检索区域外，则启动第一缓存块选择单元；

第三判断单元，判断是否仅有一个缓存块位于检索区域外，若仅有一个缓存块位于检索区域外，启动第二缓存块选择单元；若有多个缓存块位于检索区域外，启动第三缓存块选择单元；

第一缓存块选择单元，选择检索区域边界上最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块；

第二缓存块选择单元，选择检索区域外的缓存块，作为本次被替换缓存块；

第三缓存块选择单元，选出多个位于检索区域外的缓存块中最久没有被访问的缓存块作为本次被替换缓存块。

15.一种包括权利要求12至14任一项所述的高速缓存替换装置的运动补偿装置。

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