DE19515612A1

DE19515612A1 - Verfahren und Einrichtung zur Adressierung eines Speichermediums zur Zwischenspeicherung bei der digitalen Tondatenverarbeitung

Info

Publication number: DE19515612A1
Application number: DE1995115612
Authority: DE
Inventors: Thomas Oberthuer; Mathias Tilmann
Original assignee: SICAN GmbH
Current assignee: Sci Worx GmbH
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-10-31

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Adressierung eines Speichermediums zur Zwischenspeicherung bei der digitalen Tondatenverarbeitung.

Vielfältige Anwendungen erfordern während der Verarbeitung das Zwischen speichern von digitalen Tondaten auf einem Speichermedium. Insbesondere bei der Codierung und Decodierung von Tondaten ist ein flexibler Zugriff auf die Daten erforderlich. Der bereitzustellende Speicherplatz muß hierbei zur Reduzierung der Kosten und des Platzbedarfs möglichst gering sein.

Das Speicherplatzproblem tritt vor allem bei der Codierung und Decodierung nach dem MPEG-Format auf. Die hierzu erforderlichen Algorithmen und Prozeduren sind sehr detailliert in der Norm ISO/IEC 11172-3 : 1993 "Information technologie - Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1,56 Mbit/s - Part 3: Audio" beschrieben. Damit liegt die Grundstruktur eines Decoders fest. Sie besteht aus drei Funktionseinheiten:

- Synchronisation des Frames und Dekodierung der Seiteninformation (Frame-Unpacking)
- Inverse Quantisierung und Deskalierung (Rekonstruction)
- Transformation in den Zeitbereich und Filterung (Inverse Mapping)

Zur Kommunikation bzw. zur Datenübergabe zwischen Prozessen zur Decodierung wird ein gemeinsamer Speicher (Shared Memory) benötigt. Der Shared Memo,y kann zudem auch als Ausgabe-FIFO verwendet werden, um die decodierten PCM-Daten an einen DAC, eine Harddisk o. ä. auszugeben.

Bei dem Dekoderbaustein L64111 von LSI-Logic, beschrieben in ELRAD 1994, Heft 1, Seiten 64-66, greifen die Prozesse "Preparser" und "Decoder" auf einen gemeinsamen externen DRAM-Speicher zu. Ein DRAM-Controler vermittelt dabei zwischen dem Preparser, der Daten in den Kanalpuffer schreiben will, und dem Decoder, der versucht Daten auszulesen. Die Dequantisierung durch den Decoder erfolgt für 32 Samples. Für jedes rückgewandelte 24-Bit Sample ist ein spezieller RAM-Bereich vorgesehen. Die Ergebnisse der Subbandsynthese werden in einen Vektor-RAM geschrieben. Die Lösung der verschiedenen RAM-Bereiche für die verschiedenen Prozesse weist den Nachteil auf, daß der Speicher nicht optimal ausgenutzt wird.

Zur Minimierung des Speichervolumens wird untersucht, welche Daten zu welchen Zeitpunkten anfallen, wie lange sie im Speicher gehalten werden müssen und wie sie nach Benutzung möglichst schnell wieder überschrieben werden können. Der minimal notwendige Speicherbedarf ergibt sich dann zu dem Zeitpunkt, an dem die maximale Anzahl an Zwischenergebnissen im Speicher gehalten werden muß.

Üblicherweise werden die Daten proportional zu ihrer Gruppierung im Prozeß mittels einer linearen, logischen Adresse abgespeichert. Der Speicherzugriff auf die Tondaten ist jedoch bei den verschiedenen Prozessen unterschiedlich, so daß Speicherbereiche nicht überschrieben werden können. Der Speicher kann somit, vor allem bei festverdrahteten Einrichtungen zur Datenverarbeitung nicht optimal ausge lastet werden.

Aufgabe

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Adressierung eines Speichermediums für digitale Tondaten anzugeben, so daß frei werdender Speicherplatz wieder genutzt wird und der Speicherplatz somit optimal ausgelastet ist. Dabei muß verhindert werden, daß zwei Prozesse, welche die grup pierten Daten in unterschiedlicher Reihenfolge abspeichern und auslesen, auf den gleichen Speicherplatz zugreifen. Außerdem ist zu beachten, daß die Daten in über geordnete Gruppen aufgeteilt sein können, so daß bei direkter Transformation ein Zugriffskonflikt entstehen kann.

Erfindung

Die Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die Einrichtung nach Anspruch 3 gelöst. Eine spezielle Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unter anspruch 2 genannt.

Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Blockschaltbild eines Audiodecoders für Layer 2 mit einem, von den Steuer werken gemeinsam genutzten Speicher

Fig. 2 Reihenfolge der Speicherzugriffe

Fig. 3 logische Adressierung des Shared Memory.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird am Beispiel eines MPEG-Decoders erläutert. Rekonstruierte Samples werden vom Prozeß Sample Rekonstruktion in den Shared Memory abge legt. Der Prozeß Matrixberechnung übernimmt diese Daten, führt die Matrixoperation aus und legt die Ergebnisse in den Filter-RAM. Der Prozeß Fensterung übernimmt die Daten aus dem Filter-RAM, wendet einer Fensteroperation aus sie an und legt die so berechneten PCM-Daten in den Shared Memory ab, wo sie vom Prozeß Aus gabe zur Ausgabe an einen DAC, eine Harddisk o. ä. ausgelesen werden. Der Shared Memory wird also sowohl als Übergabespeicher zwischen Frame Unpacking und Filter als auch als Ausgabe-FIFO verwendet.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Decoders gezeigt, bei dem die Prozesse Sample-Rekonstruktion, Matrixberechnung, Fensterung und Ausgabe auf einen gemeinsamen Speicher 8 zugreifen. Die Prozesse weisen jeweils einen linearen logischen Adreßraum auf.

Aufgrund der unterschiedlichen Verarbeitungsreihenfolge bei Rekonstruktion und Filterung ergibt sich folgendes Problem:

Nach einer Matrixoperation und Filterung werden 32 Speicherplätze frei. Diese können aber bei einer linearen Speicheradressierung nicht genutzt werden, um das nächste Granule abzulegen. Dies ist dadurch bedingt, daß bei Layer 2 die Rekon struktion in Dreiergruppen erfolgt. Die Problematik ist in Fig. 2 dargestellt. Im linken Block ist die Reihenfolge der rekonstruierten Frequenz-Samples skizziert. Bei der Rekonstruktion wird zuerst auf den 0., 32. und 64. Wert, dann auf den 1., 33. und 65. Wert usw. zugegriffen. Die Werte sind hierbei in drei Gruppen aufgeteilt. Bei der Matrix-Operation hingegen werden, wie aus dem rechten Block der Fig. 2 ersichtlich ist, die Gruppen nacheinander abgearbeitet.

Erfindungsgemäß wurde nun der lineare logische Adreßraum der einzelnen Prozesse mittels einer Transformationsvorschrift auf eine physikalische Adresse im Speicher 8 abgebildet. Die Transformationsvorschrift ist wiederum nicht statisch, sondern hängt dynamisch vom Zustand des Dekoders ab.

Die logische Aufteilung des Speichers wurde dabei derart gewählt, daß die 8 Bit breite Adresse in drei Bereiche aufgeteilt wird:

Durch das Bit 7 wird der Speicher von 256 Werten in einen Bereich pro Kanal aufgeteilt. Die Bits 1 und Bit 0 teilen jeden der beiden Bereiche in vier Gruppen auf, wobei die folgende Zuordnung gilt:

Tabelle 1

Kodierung der logischen Adresse

Innerhalb jedes dieser vier Gruppen geben die Bits mit dem Index 6 bis 2 den Offset innerhalb einer Gruppe (das Subband) an.

Die Umrechnung der Adresse des logischen Adreßraums in die Adresse des physikalisch vorhandenen Speichers 8 erfolgt innerhalb des Adreß-Mappers 11 anhand der Transformationsvorschrift:

Tabelle 2

Zusammenhang zwischen der logischen Adresse und der physikalischen Adresse

Aus der Tabelle 2 wird deutlich, daß nach sequentiellem Durchlaufen von sieben Zuständen wieder der Ausgangszustand erreicht wird.

Der Parameter j der Transformationsvorschrift ist der Adressierungsmodus, der von der Control-Unit 5 in Abhängigkeit vom Zustand des Dekoders gesetzt wird.

Der Adressierungsmodus wird während der Initialisierung des Dekoders auf den Wert 0 gesetzt und anschließend nach Verarbeitung eines Granules inkrementiert.

Dazu wird ein Modulo-7-Zähler verwendet. Da die verschiedenen Prozesse zu unterschiedlichen Zeitpunkten die Bearbeitung eines Granules beenden, unter scheiden sich die Adressierungsmodi der Prozesse zeitweilig um eins. Durch die Prozeßsteuerung kann aber garantiert werden, daß zu keiner Zeit zwei Prozesse den gleichen Speicherplatz beschreiben.

Durch diese Art der Adressierung werden Speicherplätze für die Rekonstruktion schon vor Beendigung der Filteroperationen eines Granules verfügbar. So wird eine Parallelisierung der Prozesse ermöglicht, ohne den minimalen Speicherbedarf zu überschreiten.

Die Transformationsvorschrift läßt sich leicht durch eine Gruppe von 7×1 Multi plexern als Hardware implementieren. Resultat dieser Adressierung ist, daß 24 der durch die erste der drei Matrixoperationen eines Granules freiwerdenden 32 Spei cherplätze wieder von der Rekonstruktion genutzt werden können. Auch nach der zweiten Matrixoperation werden 24 Speicherplätze für die Rekonstruktion verfügbar. Nach der dritten Matrixoperation, d. h. nach Beendigung der Matrixberechnungen eines Granules im Layer 2, werden die restlichen 48 Speicherwerte für die Rekonstruktion frei.

Claims

1 Verfahren zur Adressierung eines Speichermediums zur Zwischenspeicherung bei der digitalen Tondatenverarbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transformationsfunktion zur Abbildung eines durch einen ersten Prozeß gegebenen linearen logischen Adreßraums auf eine, zu dem linearen logischen Adreßraum eines zweiten Prozesses proportionale physikalische Adresse ausgeprägt ist und dynamisch von der zu bearbeitenden Datengruppe abhängig ist.

2 Verfahren nach Anspruch 1 mit einer derartigen Transformationsvorschrift, daß ein Teil der Adreßbits unverändert an gleicher Position belassen wird und die Position des anderen Teils von Adreßbits um eine Stellenanzahl rotiert, die proportional zu einem, die bearbeitende Datengruppe kennzeichnenden Wert ist.

3 Einrichtung zur Adressierung eines Speichermediums zur Zwischenspeicherung bei der digitalen Tondatenverarbeitung, gekennzeichnet durch einen Multiplexer zur Berechnung der Adressen mittels einer Transformationsfunktion, die zur Abbildung eines durch einen ersten Prozeß gegebenen linearen logischen Adreßraums auf eine, zu dem linearen logischen Adreßraum eines zweiten Prozesses proportionale physikalische Adresse ausgeprägt und dynamisch von der zu bearbeitenden Datengruppe abhängig ist.