FR2765439A1 - Procede de selection adaptative pour la commande de priorite d'acces a la memoire dans une unite de traitement mpeg - Google Patents
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Abstract
Un procédé de sélection adaptative est destiné à commander la priorité d'accès à la mémoire dans une unité de traitement MPEG (100). L'unité de traitement comporte des modules fonctionnels qui comprennent une interface d'entrée (110), une unité de traitement CPU (120), un décodeur audio (130), un décodeur vidéo (140), une unité de traitement audio (132), une unité de traitement vidéo (142) et une unité de commande de mémoire (150). La commande sur le bus de données est accordée à chacun des modules par l'arbitrage de l'unité de commande de mémoire afin d'accéder à la mémoire. La priorité d'accès de l'unité CPU au bus de données est maintenue à un niveau relativement bas sauf lorsque l'unité CPU doit réaliser une analyse syntaxique des données MPEG compressées et mettre en oeuvre le décodage initial des données audio compressées. L'utilisation de la bande passante du bus de données est, par conséquent, équilibrée entre l'ensemble des ressources du système, augmentant, par ce moyen, les performances globales du système.
Description
La présente invention se rapporte, de manière générale, à la commande de
priorité d'accès à la mémoire dans des circuits MPEG (groupe d'experts des images en mouvement) et, en particulier, à un procédé de sélection adaptative pour la commande de priorité d'accès à la mémoire dans une unité de traitement MPEG. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un procédé de sélection adaptative pour la commande dynamique de la priorité d'accès à la mémoire dans une unité de traitement MPEG, destiné à améliorer les performances de décompression par la réduction des
prises en charge non nécessaires des ressources du système.
Compte tenu des progrès dans les domaines comprenant la technologie du traitement de signal numérique, les sciences des matériaux, de même que l'ingénierie du laser, la mémorisation et l'extraction des signaux audio et vidéo sous un format numérique sont devenus un choix de nature pour l'industrie du son haute fidélité et de la reproduction d'images en mouvement. Dans la diffusion de programmes de divertissement, il existe une tendance similaire de changement pour le format numérique et la mise à l'écart du format analogique vieillissant dont les bases technologiques datent
d'il y a plusieurs décennies.
Compte tenu de la base d'installation importante en équipements de réception analogique du côté consommateur, tels que postes de télévision et récepteurs radio, mis à part le dernier segment du circuit de transmission du signal vers l'abonné qui est toujours mis en oeuvre sous un principe analogique, le format numérique toujours populaire est utilisé lorsque le signal de programme est manipulé ou traité, soit au cours de l'opération de mémorisation/extraction ou de transmission. Par exemple, les satellites diffusent des signaux numériques vers les stations terrestres, qui, ensuite, convertissent et retransmettent le signal de programme en analogique aux domiciles des abonnés par l'intermédiaire du réseau câblé. Plusieurs
standards ont même été proposés pour des systèmes de diffusion tout-
numérique tels que ceux incorporés dans la TV haute définition largement attendue (HDTV). La tendance mentionnée précédemment de basculer du principe de traitement analogique vers le numérique est due au fait que, sur la base de ce qui est actuellement disponible, la technologie de la mémorisation et de l'extraction numériques pour les signaux audio et vidéo, mieux que sa contrepartie analogique, permet d'obtenir de bien meilleurs résultats. Le traitement numérique est pratiquement le seul moyen permettant d'obtenir, de manière économique, une qualité supérieure de la reproduction sonore et vidéo correspondant à celle que les capacités de perception physiques humaines, à la fois de l'audition et de la vision, peuvent demander. Parmi les différents principes de compression/décompression de signal numérique, le standard MPEG, soit MPEG-I soit MPEG-II, apparaît comme le plus prometteur et largement accepté de l'industrie du multimédia. A la décompression du signal, c'est-à-dire, côté reproduction, comme beaucoup io d'autres, le principe MPEG repose sur l'utilisation d'éléments de circuits de traitement de signal numérique (DSP) pour mettre en oeuvre la restitution des données pour la relecture des programmes à partir d'une source qui délivre des signaux contenant des données audio et vidéo compressées. La source de données compressées pour les circuits d'unité de traitement MPEG dans un dispositif de relecture peut être constituée, par exemple, par les éléments les plus récents dans la famille populaire du disque compact (CD), des formats de mémorisation de données qui comprennent le CD vidéo (VCD) ou le disque vidéo numérique (DVD). Sinon, les circuits d'unité de traitement MPEG peuvent aussi recevoir, comme source de signal de données compressées, un signal issu d'une station de diffusion numérique. Pour mettre en oeuvre la reproduction de signal audio et vidéo en utilisant les données compressées mises à jour à partir de sources de signaux dans une application multimédia qui utilise le standard MPEG, un matériel à base de circuits électroniques numériques dédiés, connus comme des unités de traitement MPEG, doit être utilisé. Les unités de traitement MPEG peuvent être réalisées en utilisant des éléments à circuits numériques construits autour d'unités de traitement de signal numérique et de microprocesseurs qui exécutent un microprogramme spécifique destiné à la mise en oeuvre de l'opération de décompression MPEG. Des ressources de mémoire sont aussi utilisées au cours de la mise en oeuvre de la décompression MPEG. En fait, les unités de traitement MPEG reposent fortement sur l'utilisation de sous-systèmes de mémorisation lorsque les
données multimédia sont décompressées pour la rediffusion du programme.
Cependant, des modules matériel classiques dans les circuits électroniques numériques qui mettent en oeuvre le standard MPEG de décompression de signal audio et vidéo utilisent une priorité d'accès à la mémoire fixée dans un petit système autonome à microprogramme. Dans de tels systèmes MPEG classiques, l'utilisation de ressources de système ne peut pas être optimisée pour mettre entièrement à profit la bande passante supportée par le bus de données qui relie ensemble l'unité CPU, l'unité DSP (unité de traitement de signal numérique), la mémoire et les circuits logiques support du système. Comme cela est familier aux spécialistes de la 1o technique du traitement numérique, l'utilisation déséquilibrée des ressources dans un système numérique peut se transformer directement en un gaspillage de la puissance globale du système. L'augmentation des performances de nombreuses parties constituantes du système va être nécessaire. Une telle augmentation de performances est nécessaire dans le but d'atteindre le même niveau de capacité de traitement de système que celui qui présente une utilisation bien équilibrée des ressources. En d'autres termes, un système MPEG dont l'utilisation des ressources est déséquilibrée (comprenant la bande passante de bus) parmi l'ensemble des modules constituants pourrait nécessiter l'utilisation soit d'unités CPU, DSP plus puissantes soit d'autres circuits lorsqu'il est comparé à celui qui présente une
utilisation de ressources de système bien équilibrée.
En particulier, dans le cas de l'opération de décompression MPEG, si la priorité d'accès à la mémoire est fixée parmi l'ensemble des modules fonctionnels dans l'unité de traitement MPEG, des gaspillages phénoménaux de la bande passante du bus de mémoire peuvent se produire lorsque l'unité CPU se trouve piégée dans une boucle de scrutation sans fin du microprogramme. Par contre, dans le cas o un module quelconque de l'unité de traitement MPEG doit accéder aux ressources présentes sur le bus du système, la situation dans laquelle le bus est occupé se produit fréquemment. Dans ce cas, le module demandeur doit être mis en état d'attente. Le résultat est que le système passe un temps considérable pour l'exécution d'une interrogation par l'unité de commande CPU, alors que la section de l'unité DSP du système est en permanence bloquée en essayant
d'obtenir l'accès au bus afin d'accéder aux données placées dans le sous-
système de mémorisation.
C'est, par conséquent, un objectif de l'invention que de créer un procédé de sélection adaptative pour la commande de priorité d'accès à la mémoire dans une unité de traitement MPEG afin d'obtenir une utilisation
plus équilibrée de la bande passante du bus de mémoire.
C'est un autre objectif de l'invention que de créer un procédé de sélection adaptative pour la commande de priorité d'accès à la mémoire dans une unité de traitement MPEG qui permette une utilisation plus équilibrée de la bande passante du bus de mémoire afin d'améliorer les
performances globales de vitesse de décompression MPEG.
C'est encore un autre objectif de l'invention que de créer un procédé de sélection adaptative pour la commande de priorité d'accès à la mémoire dans une unité de traitement MPEG qui permette une utilisation plus équilibrée de la bande passante du bus de mémoire par un réglage dynamique de priorité des droits d'accès au bus du système afin d'améliorer
i5 les performances globales de vitesse de décompression MPEG.
La présente invention atteint les objectifs identifiés précédemment en proposant un procédé de sélection adaptative pour la commande de priorité d'accès à la mémoire dans une unité de traitement MPEG. L'unité de traitement comporte des modules fonctionnels qui comprennent une unité CPU destinée à réaliser l'analyse syntaxique des données audio compressées et des données vidéo compressées à partir de données MPEG compressées, et une unité de commande de mémoire est utilisée afin d'arbitrer la priorité d'accès de chacun des modules au bus de données pour obtenir l'accès à la mémoire. La priorité d'accès de l'unité CPU au bus de données est maintenue à un niveau relativement bas sauf lorsque l'unité CPU doit réaliser l'analyse syntaxique des données MPEG compressées et la mise en oeuvre du décodage initial des données audio compressées. L'utilisation de la bande passante du bus de données est, par conséquent, équilibrée parmi l'ensemble des ressources du système, augmentant, par ce moyen, les
performances globales du système.
D'autres objectifs, particularités et avantages de l'invention vont
devenir évidents d'après la présentation de la description détaillée suivante
de ses modes de réalisation préférés mais non limitatifs. La description est
faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel montrant la configuration interne d'une unité de traitement MPEG; la figure 2 et un organigramme montrant le microprogramme d'une unité de traitement MPEG classique utilisé pour la commande de la mise en oeuvre de l'opération de décompression suivant un principe à priorité fixée; la figure 3 est un organigramme montrant le microprogramme selon le mode de réalisation préféré de la présente invention pour une unité de traitement MPEG, utilisé pour la commande de la mise en oeuvre de l'opération de décompression suivant un principe de sélection adaptative de
priorité.
En se référant à la figure 1, un schéma fonctionnel décrivant la
configuration interne d'une unité de traitement MPEG classique est montré.
La configuration de structure des circuits matériels et le fonctionnement général d'une telle unité de traitement MPEG sont examinés pour les
i5 besoins de la description de l'invention.
Comme cela est représenté sur le schéma fonctionnel, une unité MPEG, globalement désignée par la référence numérique 100, comporte un certain nombre de modules fonctionnels interconnectés ensemble par un bus
de données et un réseau de plusieurs lignes de signaux de commande.
L'unité de traitement MPEG 100 reçoit des données d'entrée compressées suivant le standard de compression MPEG à une extrémité, et délivre, après traitement, des signaux de programme audio et vidéo décompressés, sur l'autre. Dans l'exemple représenté, l'unité de traitement MPEG 100 reçoit une chaîne de données compressées à partir d'un dispositif compatible CD, qui peut être un lecteur VCD ou un lecteur DVD, et délivre un signal PCM pour la sortie audio, et un signal NTSC pour la sortie vidéo. Comme cela est bien connu, l'entrée de l'unité de traitement MPEG 100 peut aussi provenir d'une source de signal multimédia, telle qu'une station de diffusion transmettant des signaux numériques compatibles suivant le standard MPEG. Par ailleurs, le signal de sortie vidéo tel que produit par l'unité de traitement MPEG 100 peut être un signal PAL ou il peut aussi, par exemple, être au format VGA standard, qui est répandu dans l'industrie de l'ordinateur personnel. Ce signal de sortie vidéo peut ensuite être retransmis vers des
circuits appropriés pour d'autres traitements et l'affichage.
Dans la configuration du matériel de la figure 1, la fonction de l'unité de traitement MPEG 100 est de décompresser ses données MPEG reçues en coopération avec un système de mémorisation, globalement identifié par la référence numérique 400 sur le dessin. Dans cet exemple décrit, les blocs de mémoire du système de mémorisation 400 nécessaires à la mise en oeuvre du principe de décompression MPEG sont physiquement indépendants de l'unité de traitement MPEG 100. L'unité de traitement MPEG 100 accède à la mémoire 400 par l'intermédiaire du bus de données assurant la liaison entre les deux. Comme cela est évident aux spécialistes de la technique, 1o cette utilisation d'un agencement de blocs de mémoire physiquement à
l'extérieur de l'unité de traitement MPEG n'est pas absolument nécessaire.
L'introduction de blocs de mémoire de travail à l'intérieur de l'unité de traitement MPEG est aussi possible. Dans le cas de l'exemple représenté à la figure 1, dans une situation particulière, l'unité de traitement MPEG 100 peut être incorporée dans le sous-système lecteur de VCD (ou DVD) installé sur le bus d'extension d'un système informatique personnel. Cet agencement spécifique permet d'utiliser un segment de mémoire désigné de l'espace mémoire pouvant être adressé du système informatique hôte
comme zone mémoire de travail.
L'unité de traitement MPEG 100, comme cela est représenté à la figure 1, comporte un module d'interface CD 110 qui est utilisé comme l'interface entre l'unité de traitement elle-même et la source de signal compressé MPEG. Cette source de signal peut être un dispositif compatible CD, soit du type VCD ou DVD, comme dans cet exemple décrit. Dans des situations normales, l'interface CD 110 reçoit des signaux de données préparées sous le format compressé MPEG qui sont transmis en série. Ceci est dû au fait que les lecteurs compatibles CD standards, comme de nombreux autres lecteurs basés sur des supports magnétiques, accèdent aux données mémorisées sur la surface de leur support de mémorisation suivant une succession de bits simples. Bien que non montrés sur le dessin, l'interface CD 110 peut ainsi comporter des circuits de conversion série parallèle qui convertissent en parallèle les données reçues en série pour un traitement ultérieur dans les circuits internes de l'unité de traitement, comme pour la spécification du standard MPEG. Les données d'entrées ainsi traitées sont ensuite mises dans un tampon FIFO (premier entré, premier sorti) 112 et peuvent ensuite être délivrées à la demande au module suivant dans l'unité
de traitement 100 pour un autre traitement.
L'interface CD 110 est reliée au reste des circuits de l'unité de
traitement MPEG 100 par l'intermédiaire d'un bus de données MEM_BUS.
En principe, dans l'exemple décrit, le système de mémorisation 400 qui sert de mémoire de travail à l'unité de traitement réside sur le bus de données MEM_BUS, comme cela est montré sur le dessin. Les modules des circuits fonctionnels principaux de l'unité de traitement MPEG 100 résident aussi sur ce bus de données de manière à pouvoir accéder, lorsqu'ils fonctionnent, 1o au système de mémorisation 400. L'indication bidirectionnelle des segments de bus conduisant aux modules fonctionnels et provenant de ces derniers sur le dessin montre de manière schématique le fait que les données sont
transmises de manière bidirectionnelle, en fonction des besoins.
Les modules fonctionnels dans l'unité de traitement MPEG 100, autres que l'interface CD 110 qui procure une interface d'entrée au système, comprennent une unité CPU 120, un décodeur MPEG audio 130, une unité de traitement PCM 132, un décodeur MPEG vidéo 140, une unité de traitement vidéo 142 et une unité de commande de mémoire 150. Comme cela est mentionné, ces modules résident sur le bus de données MEM_BUS, permettant l'accès à la mémoire de système 400 lorsque l'unité de traitement MPEG 100 fonctionne pour délivrer des sorties audio et vidéo à partir des données MPEG reçues de la source externe par l'intermédiaire de l'interface
CD 110.
L'unité CPU 120 peut être constituée par un microprocesseur ou un microcontrôleur qui exécute un microprogramme destiné à coordonner le fonctionnement des modules fonctionnels dans l'unité de traitement MPEG pendant la décompression des données MPEG. Une fois que le microprogramme est démarré, l'unité CPU 120 coordonne l'ensemble des modules fonctionnels suivant un principe de priorité préprogrammé qui permet à chacun des modules d'accéder à la ressource de mémoire lorsque
cela est requis sous la commande de l'unité de commande de mémoire 150.
Lorsque l'unité de commande de mémoire 150 accorde le droit d'accès à la ressource de mémoire 400, par l'intermédiaire du bus de données MEMBUS sur la base du principe de priorité, à un module quelconque, le module, c'est-à-dire, un module quelconque sélectionné parmi l'interface CD 110, le décodeur MPEG audio 130, l'unité de traitement PCM 132, le décodeur MPEG vidéo 140, l'unité de traitement vidéo 142 et l'unité CPU , est alors autorisé à accéder à la ressource de mémoire 400 de manière indépendante. Comme cela est familier à l'homme de l'art, lorsque des dispositifs multiples résident sur un bus de données commun, un seul est autorisé à accéder à la ressource de mémoire cible partagée à un instant donné. Ceci constitue une compétition sur le droit d'accès au bus de données MEM_BUS, qui est dirigée suivant le principe établi pour la détermination 1o de la priorité. Dans les unités de traitement MPEG classiques, ce principe est un procédé fixé. Un tel principe de priorité de technique antérieure nécessite que l'élément de commande, l'unité de commande de mémoire 150 dans le cas de la configuration matérielle décrite de la figure 1, surveille l'état des requêtes de l'ensemble des modules fonctionnels, et accorde le droit d'accès au bus de données pour l'accès à la mémoire sur la base du
procédé de priorité intégré dans le microprogramme.
Dans le cas de l'exemple de configuration matérielle décrit à la figure 1, les modules fonctionnels dans l'unité de traitement MPEG 100 sont coordonnés sous l'arbitrage de l'unité de commande de mémoire 150 pour obtenir l'accès au bus de données MEMBUS d'une manière ordonnée. Il doit être noté que chacun des modules fonctionnels dans l'unité de traitement MPEG 100, à l'exception de celui qui est relié à la ressource de mémoire 400 par l'intermédiaire du bus de données MEM_BUS, est aussi équipé de lignes additionnelles de signaux de commande de protocole d'échange connectées à l'unité de commande de mémoire 150. Ces lignes de commande facilitent la commande de chacune des opérations d'accès des
modules à la ressource de mémoire.
De plus, l'unité CPU 120 dans l'unité de traitement MPEG 100 est aussi responsable de l'analyse syntaxique des données MPEG compressées en segments de données support audio, vidéo et autres constituant les données compressées selon le standard MPEG. Dans l'exemple de matériel décrit à la figure 1, l'interface CD 110, comme cela a été décrit précédemment, reçoit le flux de bits en série des données compressées à partir d'une source externe, et ensuite elle mémorise les données MPEG compressées reçues dans le tampon FIFO CD 422 de la ressource de mémoire 400. Comme cela a été décrit, ce processus nécessite la coordination par l'unité de commande 150. Ensuite, sous la commande du microprogramme, l'unité CPU 120 met aussi en oeuvre l'analyse syntaxique des données extraites du tampon FIFO CD 422, et mémorise ensuite les signaux audio et vidéo compressés produits respectivement dans le tampon
audio 412 et le tampon vidéo 414.
Par contre, le décodeur MPEG audio 130 et le décodeur MPEG vidéo jouent sensiblement le rôle d'unités DSP audio et vidéo qui éclatent réellement leurs données respectives pour le décodage afin d'obtenir les
données audio et vidéo correspondantes sous le format décompressé.
Comme cela est bien connu, ces opérations impliquent l'utilisation
d'algorithmes de décodage.
Par exemple, lorsque le décodeur MPEG vidéo 140 demande l'accès à la ressource de mémoire 400, il positionne le signal de requête sur les lignes de commande VDMEM allant à l'unité de commande de mémoire 150. L'unité de commande de mémoire 150, à la réception de la requête, réalise l'arbitrage sur la base du principe de priorité d'accès à la mémoire prédéterminé, et si le résultat de l'arbitrage tel qu'obtenu par l'unité de commande de mémoire 150 est d'accorder l'accès au bus de données MEMBUS, le décodeur MPEG vidéo 140 peut alors initier son accès à la mémoire dans la ressource de mémoire 400 par l'intermédiaire du bus de données MEMBUS. Le décodeur MPEG vidéo 140 peut ensuite, par exemple, extraire les données mémorisées à l'emplacement désigné, le tampon vidéo 414 dans la ressource de mémoire 400, afin de réaliser le traitement des données vidéo compressées, dont l'analyse syntaxique et l'écriture dans le tampon vidéo 414 ont été antérieurement réalisées par l'unité CPU 120. Par ailleurs, le décodeur MPEG vidéo 140 peut aussi, par exemple, mémoriser ses données produites à l'emplacement désigné, le tampon de trame 432 dans la ressource de mémoire 400. En outre, ces données mémorisées dans le tampon de trame 432 peuvent ensuite être extraites par l'unité de traitement vidéo 142 d'une manière impliquant l'arbitrage de l'unité de commande de mémoire 150. L'unité de traitement vidéo 142 peut ensuite délivrer son résultat produit comme sortie vidéo, un signal NTSC dans le cas de la figure 1. Comme cela est bien connu, l'unité
de traitement vidéo 142 peut aussi délivrer un signal PAL dans un autre cas.
Ainsi, dans l'unité de traitement MPEG 100 présentant la configuration matérielle représentée à la figure 1, il est demandé à l'unité CPU 120 de réaliser l'analyse syntaxique des données MPEG compressées et le décodage audio et vidéo initial d'une manière efficace. En d'autres termes, il doit être affecté à l'unité CPU 120 un niveau élevé de priorité d'accès au bus de données afin d'exécuter une telle analyse syntaxique et un tel décodage initial aussi rapidement que possible. Comme cela a été mentionné précédemment, les unités de traitement MPEG de l'art antérieur facilitent cette opération suivant un principe à priorité fixée. Dans de tels lo procédés à priorité fixée, une fois que l'unité CPU 120 est engagée dans les étapes de la boucle de programme, tous les modules fonctionnels dans l'unité de traitement MPEG 100 ne sont pas autorisés à réaliser leurs opérations d'appel de fonction respectives. Ce principe à priorité fixée présente au moins un inconvénient majeur, à savoir que l'unité CPU 120 elle-même consomme aussi de la bande passante du bus de données MEMBUS lorsqu'elle réalise son sous-programme et accède à la ressource de mémoire 400. Par conséquent, le cas pour lequel l'unité CPU 120 se trouve piégée temporairement dans la boucle de programme qui réalise une scrutation de manière à vérifier si un module fonctionnel quelconque dans l'unité de traitement MPEG 100 demande l'accès au bus de données MEMBUS se produit fréquemment. Pendant cette période de scrutation, tous les modules fonctionnels ne sont pas autorisés à réaliser leur fonction respective puisque le bus de données MEM_BUS a été verrouillé par l'unité CPU 120. Ainsi, la situation conduit fréquemment au fait que l'unité de traitement MPEG 100 passe plus de temps dans des boucles qu'à réaliser réellement la décompression des données MPEG. Les performances globales de ces unités de traitement MPEG de l'art antérieur utilisant un
principe à priorité fixée sont, par conséquent, relativement faibles.
Par exemple, compte tenu du fait que les lecteurs de CD (comprenant les VCD et DVD, les éléments les plus récemment développés dans la famille d'origine des CD) délivrent des données dans un format en série, il est très vraisemblable qu'un tampon FIFO CD 422 vide dans la ressource de mémoire 400 produise un goulot d'étranglement sur les opérations internes dans l'ensemble de l'unité de traitement MPEG 100. Un goulot d'étranglement se forme dans une telle situation puisque le procédé à 1] priorité fixée adopté pour ces unités de traitement MPEG de l'art antérieur ne présente pas la flexibilité de permettre aux autres modules fonctionnels, qui nécessitent réellement l'accès au bus de données MEMBUS, de réaliser leur fonction. Ceux-ci vont devoir tourner dans un cycle sans fin, comme tous les modules fonctionnels de l'unité de traitement MPEG qui sont affectés d'un niveau de priorité identique. Ceci nécessite que chacun d'entre eux tourne dans une boucle, et que chacun suive la même série d'étapes
avant de pouvoir être satisfait.
La figure 2 montre un organigramme qui représente le 1o microprogramme d'une unité de traitement MPEG classique fonctionnant dans une boucle sans fin. Ce sous-programme de l'art antérieur est basé sur un procédé à priorité fixée et est utilisé pour la commande de la mise en oeuvre de l'opération de décompression réalisée sur les données MPEG compressées reçues de l'extérieur. Comme cela est représenté à la figure 2, ce microprogramme de l'art antérieur, exécuté par l'unité CPU 120 dans la configuration matérielle de la figure 1, est une boucle continue qui réalise des cycles à partir l'étape 220 après avoir été initialisée à l'étape 200. Plus précisément, lorsque le microprogramme démarre à l'étape 200, l'unité de traitement MPEG 100 affecte les conditions initiales pour le principe de priorité à toutes les fonctions devant être réalisées par l'unité de traitement
pendant la mise en oeuvre de la décompression MNPEG.
Dans le microprogramme sans fin de l'art antérieur de la figure 2, tous les modules fonctionnels de l'unité de traitement MPEG 100, comprenant l'interface CD 112, le décodeur MPEG audio 130, l'unité de traitement PCM 132, le décodeur MPEG vidéo 140, l'unité de traitement vidéo 142 et l'unité CPU 120 sont arbitrés par la même unité de commande de mémoire 150 lorsque le besoin d'accéder au bus de données MEMBUS survient. Puisque la priorité d'accès à la mémoire a été affectée à l'étape 210, et qu'aucune autre étape ne modifie cette priorité, toutes les fonctions de base, soit l'analyse syntaxique des données compressées, aussi bien que le décodage des données audio et des données vidéo, sont autorisées à profiter du même
niveau de priorité non modifié.
A la figure 2, le microprogramme en boucle fermée réalise en premier un contrôle destiné à vérifier si la fonction de décodage audio est nécessaire à l'étape 220. Pour cette étape de décision, l'unité CPU 120 détermine s'il est nécessaire ou non de réaliser le décodage audio. Le microprogramme saute à l'étape 222, dans laquelle le microprogramme sans fin se détourne temporairement de la boucle afin de réaliser un appel de fonction en exécutant un sous-programme, c'est-à-dire un appel de fonction A telle qu'elle est identifiée dans ce bloc d'étape. Dans ce sous-programme appelé, l'unité CPU 120 décode les données correspondant aux données audio compressées mémorisées dans la ressource de mémoire 400. Après décodage, l'unité CPU 120 délivre ensuite les données audiocompressées décodées à la ressource de mémoire. Ceci est mis en oeuvre par l'unité CPU io 120 par l'intermédiaire de l'accès au bus de données MEM_BUS par l'unité de commande de mémoire 150. Après cela, le sous-programme du programme globalement désigné dans l'étape de programme 222 peut être achevé, et la commande de programme peut alors être renvoyée vers la boucle principale. En d'autres termes, la boucle est transférée à l'étape 230
pour un autre traitement.
Si, par contre, l'unité CPU 120 décide, à l'étape 220, qu'il n'est pas nécessaire de réaliser un décodage audio initial, le microprogramme de la
figure 2 passera alors à l'étape 230.
A l'étape 230, d'une manière similaire, l'unité CPU 120 détermine si l'analyse syntaxique des données CD ou flux de bits MPEG tels qu'extraits de la source externe par l'interface CD 110 de l'unité de traitement MPEG doit être réalisée ou non. Si la fonction est requise par positionnement d'un indicateur approprié, l'unité CPU 120 se détourne de nouveau de la boucle de programme principal et coordonne l'exécution d'une série d'opérations identifiées par un appel de fonction B décrite dans l'étape de programme 232. Celles-ci comportent l'analyse syntaxique par l'unité CPU des données CD obtenues par l'intermédiaire de l'interface CD 110. Le flux de bits MPEG est aussi soumis à l'analyse syntaxique de niveau de système. Les données correspondant aux données audio compressées obtenues en résultat de l'opération d'analyse syntaxique MPEG sont ensuite délivrées à la ressource de mémoire 400. Les données vidéo dont l'analyse syntaxique a été réalisée sont aussi décodées par l'unité CPU 120, ce qui est suivi par le décodage vidéo initial, et le résultat est alors délivré au tampon vidéo 414 dans la mémoire 400. Ensuite, le programme est de nouveau transféré pour revenir à la boucle principale, et son exécution poursuivie à
l'étape 440.
Si le système a déterminé que la dérivation de programme pour l'appel de la fonction B à l'étape 230 n'est pas nécessaire, la boucle principale avance alors à l'étape 240. Le sous-programme détermine à l'étape 240 si une autre fonction de décompression MPEG, globalement représentée dans l'étape de branchement 242 comme l'appel de la fonction C exécutée par l'unité CPU 120 est nécessaire ou non. Si oui, l'unité CPU 120 coordonne, en conséquence, l'exécution du branchement de programme et retourne 1o ensuite à la boucle principale. Si le résultat de la décision est négatif, la boucle reste simplement dans le cycle du programme principal et revient à
l'étape 220, o le cycle du microprogramme est de nouveau répété.
Dans le microprogramme de la figure 2 pour l'unité de traitement MPEG classique, les mises à jour vers les sous-programmes d'appel de fonction en dérivation de la boucle du programme principal, c'est-à-dire les opérations décrites aux étapes 222, 232 et 242, sont exécutées suivant le principe fixé de besoin. Comme cela a été mentionné précédemment, un temps considérable est gaspillé dans les cycles à travers la boucle de programme principal puisque les appels aux fonctions A, B et C doivent suivre plusieurs cycles avant que les modules de mise à jour de l'un
quelconque d'entre eux ne puissent réellement être exécutés.
Un mode de réalisation de l'invention, tel que cela est démontré sur l'organigramme de la figure 3, présente un principe d'affectation de priorité de mise à jour dynamique afin d'améliorer le cycle utile de mise à jour effectif du microprogramme de l'unité de traitement MPEG, améliorant, par ce moyen, l'efficacité globale de décompression MPEG. Comme cela est représenté à la figure 3, l'organigramme montre le microprogramme selon le mode de réalisation préféré de la présente invention pour une unité de traitement MPEG. Ce microprogramme est utilisé pour la commande de la mise en oeuvre d'une décompression réalisée sur des données compressées
respectant le standard MPEG.
Pour la description détaillée du microprogramme montré dans
l'organigramme de la figure 3, l'utilisation d'une unité MPEG 100 telle que représentée à la figure 1 est encore considérée. Comme cela est représenté, cet exemple de microprogramme exécuté par l'unité CPU 120 dans la configuration matérielle de la figure 1 est aussi construit autour d'une boucle de programme continu qui réalise des cycles depuis l'étape 320 une fois démarrée à l'étape 300. En particulier, lorsque le sous-programme démarre à l'étape 300, l'unité de traitement 100 établit des conditions initiales pour le principe de priorité de l'accès à la mémoire pour l'ensemble des fonctions à exécuter dans l'unité de traitement dans l'opération de mise en oeuvre de la décompression MPEG. Notons cependant que ce jeu de conditions de priorité représente seulement l'affectation initiale, dont les paramètres seront ajustés de manière dynamique pendant que l'unité de
o traitement MPEG 100 exécute ses taches.
Comme cela est montré à la figure 3, le cycle du programme principal réalise, en premier, un contrôle destiné à vérifier si la fonction de décodage audio est nécessaire à l'étape 320. Pour cette étape de décision, si l'unité CPU 120 détermine qu'il est nécessaire de mettre en oeuvre le décodage audio initial, le microprogramme saute à l'étape 322, ou la priorité d'accès
de l'unité CPU 120 au bus de données MEM_BUS est augmentée.
L'augmentation de priorité se fait par rapport au niveau d'origine initialisé à l'étape 310 lors du démarrage initial du microprogramme. Ensuite, le microprogramme passe à l'étape 324, o un appel de fonction identifié comme l'appel de fonction A est réalisé en exécutant un sousprogramme de fonction correspondant. De manière similaire au cas décrit précédemment pour le microprogramme de l'art antérieur, l'unité CPU 120 décode les données correspondant aux données audio compressées mémorisées dans la ressource de mémoire 400, et mémorise ensuite de nouveau le résultat dans la ressource de mémoire 400. Ceci est facilité par l'unité CPU 120 qui gère l'accès au bus de données MEM_BUS par l'intermédiaire de la commande par l'unité de commande de mémoire 150. Après cela, le sous-programme globalement représenté dans l'étape de programme 324 peut être achevé et la commande de programme peut alors être transférée à l'étape 326, o le niveau de priorité affecté à l'unité CPU 120 pour l'accès à la ressource de mémoire 400 par l'intermédiaire de la commande sur le bus de données MEM_BUS est réduite. A cet instant, la priorité de l'unité CPU pour la requête de mise à jour par l'intermédiaire du bus de données peut être réduite à un niveau inférieur à celui de l'affectation initiale. Ensuite, le microprogramme passe à l'étape 330 pour le traitement consécutif de
décompression MPEG.
Par contre, si un décodage audio initial est déterminé par l'unité CPU à l'étape 320 comme n'étant pas nécessaire, le microprogramme de la figure 3 passera alors directement à l'étape 330. A l'étape 330, d'une manière similaire à l'étape 320, l'unité CPU 120 détermine si la mise à jour est demandée par un autre sous-programme fonctionnel ou non. Par exemple, à l'étape 330 il est déterminé si l'analyse syntaxique des données CD ou le flux de bits MPEG délivré depuis la 1o source externe par l'interface CD 110 de l'unité de traitement MPEG 100 doit être réalisée ou non. Si la fonction est requise par le positionnement d'un indicateur approprié, le microprogramme passe alors à l'étape 332 pour augmenter le niveau de priorité de l'unité CPU 120 pour accéder au bus de données MEM_BUS. L'augmentation de priorité se fait par rapport au niveau d'origine initialisé à l'étape 310 lors du démarrage initial du microprogramme. Ensuite, le microprogramme passe à l'étape 334, o un appel de fonction identifié comme l'appel de fonction B est réalisé en exécutant un sous-programme de fonction correspondant. De nouveau, de manière similaire au cas décrit précédemment pour le microprogramme de l'art antérieur, des opérations fonctionnelles dédiées requises pendant la mise en oeuvre de la décompression de données MPEG peuvent être réalisées dans ce sous-programme. Par exemple, dans ce sous-programme appelé, les opérations comprennent l'analyse syntaxique par l'unité CPU 120 des données CD obtenues par l'intermédiaire de l'interface CD 110. Le flux
de bits MPEG est aussi soumis à l'analyse syntaxique de niveau de système.
Les données correspondant aux données audio compressées obtenues en résultat de l'opération d'analyse syntaxique MPEG sont ensuite délivrées à la ressource de mémoire 400. L'analyse syntaxique des données vidéo est réalisée, et ensuite le décodage vidéo initial est exécuté par l'unité CPU 120, et les données obtenues sont ensuite délivrées au tampon vidéo 414 dans la mémoire 400. Ensuite, la commande de programme est transférée à l'étape 336, o la priorité d'unité CPU pour l'accès à la ressource de mémoire 400 sur le bus de données MEM_BUS est réduite à la valeur normale. Après
cette étape, l'exécution du microprogramme se poursuit à l'étape 340.
Cependant, si le système a déterminé que la dérivation de programme pour la mise à jour de l'appel de fonction B à l'étape 330 n'est pas nécessaire, la boucle principale du programme passe alors à l'étape 340. Le microprogramme détermine, à l'étape 340, si une autre fonction de décompression MPEG globalement désignée dans l'étape en dérivation 342 comme l'appel de fonction C exécuté par l'unité CPU 120 est nécessaire ou non. Si oui, l'unité CPU 120 coordonne, en conséquence, l'exécution de la dérivation et retourne ensuite à la boucle principale. Si la décision est négative, la boucle se maintien simplement dans le cycle du programme lo principal et retourne à l'étape 320, o le cycle du microprogramme est de
nouveau répété.
Dans le microprogramme de la figure 3 décrivant un mode de réalisation préféré de l'invention pour la commande de l'unité de traitement MPEG, les mises à jour vers les sous-programmes d'appel de fonction en dérivation de la boucle principale du programme, c'est-à-dire, les opérations décrites dans les étapes 324, 334 et 342, sont exécutées suivant un principe dynamique de priorité de besoin. La priorité de l'unité CPU pour accéder à la ressource de mémoire 400 par l'intermédiaire du bus de données MEMBUS n'est seulement augmentée à un niveau supérieur à la normale que lorsque cela est nécessaire, et le reste du temps, lorsqu'il n'est pas nécessaire à l'unité CPU 120 de prendre la commande du bus de données, sa priorité d'accès est réduite par rapport à la normale. En conséquence, ceci empêche la situation dans laquelle l'unité CPU occupe le bus de données MEM_BUS de manière non appropriée lorsque cela n'est, en réalité, pas nécessaire, c'est-à- dire que le simple fait que la rotation de la liste de priorité arrive à pointer l'unité CPU 120 n'implique pas que le bus de données soit occupé inutilement, alors que certains autres modules fonctionnels essayent d'obtenir la commande. Dans l'algorithme décrit à la figure 3, même si la boucle principale de programme du microprogramme pointe l'unité CPU 120 lorsque l'accord du droit d'accès au bus de données MEM_BUS ne lui est pas nécessaire, il n'y aura pas d'obstacle aux autres modules fonctionnels de l'unité de traitement MPEG 100 pour obtenir l'accès aux ressources de mémoire 400. Ceci est dû au fait que la priorité de l'unité CPU a été maintenue à son niveau relativement bas. Ainsi, les performances globales de décompression MPEG peuvent être sensiblement
améliorées par rapport à celles des procédés de l'art antérieur.
Claims (12)
1. Procédé de sélection adaptative pour la commande de priorité d'accès à la mémoire dans une unité de traitement MPEG (100), ladite unité de traitement comprenant: une interface d'entrée (110) destinée à recevoir les données compressées et à produire des données MPEG compressées; une unité centrale de traitement (120) destinée à réaliser l'analyse syntaxique des données audio et vidéo compressées à partir des données MPEG compressées; un décodeur audio (130) et un décodeur vidéo (140) destinés à décoder des données audio et vidéo respectivement à partir des données audio et vidéo compressées; une unité de traitement audio (132) et une unité de traitement vidéo (142) destinées produire des signaux de sortie audio et vidéo décompressés respectivement à partir des données audio et vidéo; et une unité de commande de mémoire (150) réalisant l'arbitrage du droit d'accès à un bus de données, mémorisant les données MPEG, les données audio et vidéo compressées, les données audio et vidéo dans une mémoire
(400);
caractérisé en ce que l'interface d'entrée, l'unité centrale de traitement, les décodeurs audio et vidéo, les unités de traitement audio et vidéo et l'unité de commande de mémoire sont reliées ensemble sur le bus de données afin de communiquer des données entre eux et le procédé de sélection adaptative est un sous-programme en boucle et comprend les étapes de: augmentation de la priorité d'accès de l'unité centrale de traitement au bus de données si l'unité centrale de traitement doit réaliser un décodage audio initial, et de réduction de la priorité d'accès augmentée après le décodage initial des données audio; et augmentation de la priorité d'accès de l'unité centrale de traitement au bus de données si l'unité centrale de traitement doit réaliser l'analyse syntaxique des données audio et vidéo compressées, de mise en oeuvre de l'analyse syntaxique des données audio et vidéo compressées par l'unité centrale de traitement, et de réduction de la priorité d'accès augmentée après
l'analyse syntaxique.
2. Procédé de sélection adaptative selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'augmentation de la priorité d'accès de l'unité centrale de traitement au bus de données si l'unité centrale de traitement doit réaliser l'analyse syntaxique des données MPEG compressées et ensuite la mise en oeuvre du décodage audio initial comprend, en outre,: l'extraction par l'unité centrale de traitement des données MPEG compressées dans la mémoire par l'intermédiaire du bus de données afin de réaliser leur analyse syntaxique pour produire des données correspondant aux données audio compressées et des données correspondant aux données io vidéo compressées; la mémorisation des données correspondant aux données audio compressées dans la mémoire par l'intermédiaire du bus de données; le décodage initial des données correspondant aux données vidéo compressées pour obtenir les données vidéo compressées; et la mémorisation des données vidéo compressées dans la mémoire par
l'intermédiaire du bus de données.
3. Procédé de sélection adaptative selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape d'augmentation de la priorité d'accès de l'unité centrale de traitement au bus de données si l'unité centrale de traitement doit réaliser l'analyse syntaxique des données MPEG compressées et ensuite la mise en oeuvre du décodage audio initial comprend, en outre,: l'extraction par l'unité centrale de traitement des données correspondant aux données audio compressées mémorisées dans la mémoire par l'intermédiaire du bus de données pour le décodage initial afin de produire les données audio compressées; et la mémorisation des données audio compressées dans la mémoire par
l'intermédiaire du bus de données.
4. Procédé de sélection adaptative selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'interface d'entrée est une interface CD destinée à recevoir des données MPEG compressées produites par un lecteur de disque
compact vidéo.
5. Procédé de sélection adaptative selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'interface d'entrée est une interface CD destinée à recevoir des données MPEG compressées produites par un lecteur de vidéo
disque numérique.
6. Procédé de sélection adaptative selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'interface CD comprend, en outre, un convertisseur série parallèle destiné à convertir les données compressées en série,
produites par le lecteur de disque compact vidéo, en données en parallèle.
7. Procédé de sélection adaptative selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'interface CD comprend, en outre, un convertisseur série parallèle destiné à convertir les données compressées en série,
produites par le lecteur de disque compact vidéo, en données en parallèle.
8. Procédé de sélection adaptative selon la revendication 3, o0 caractérisé en ce que l'interface d'entrée est une interface de réception pour diffusion numérique hertzienne destinée à recevoir des données
compressées produite par une station de diffusion numérique hertzienne.
9. Procédé de sélection adaptative selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'unité de traitement audio est une unité de traitement PCM destinée à produire une sortie PCM comme signal de sortie audio décompressé.
10. Procédé de sélection adaptative selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'unité de traitement vidéo est une unité de traitement NTSC destinée à produire une sortie NTSC comme signal de sortie vidéo
décompressé.
11. Procédé de sélection adaptative selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'unité de traitement vidéo est une unité de traitement PAL destinée à produire une sortie PAL comme signal de sortie vidéo décompressé.
12. Procédé de sélection adaptative selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'unité de traitement vidéo est une unité de traitement VGA destinée à produire une sortie VGA comme signal de sortie vidéo décompressé.
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