JPH0636059A - デジタル信号処理装置 - Google Patents

デジタル信号処理装置

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JPH0636059A
JPH0636059A JP18498492A JP18498492A JPH0636059A JP H0636059 A JPH0636059 A JP H0636059A JP 18498492 A JP18498492 A JP 18498492A JP 18498492 A JP18498492 A JP 18498492A JP H0636059 A JPH0636059 A JP H0636059A
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JP
Japan
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program
processors
digital signal
processor
same
Prior art date
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JP18498492A
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English (en)
Inventor
Tomoko Egashira
智子 江頭
Masahiro Yamada
雅弘 山田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、プロセッサのマシンサイクルやプ
ログラムメモリのアクセスタイムの短縮化に比例した信
号処理速度の向上を実現し得るデジタル信号処理装置を
提供することを目的としている。 【構成】与えるプログラムを変更することで内容の異な
る多種類のデジタル信号処理を実行可能な複数のプロセ
ッサ141 〜141024を同一チップ11上に形成し、こ
れら複数のプロセッサ141 〜141024全てに同一プロ
グラムを与えて同じデジタル信号処理を同時に実行させ
るデジタル信号処理装置において、複数のプロセッサ1
1 〜141024に与えるべきプログラムの格納されるメ
モリ16を、複数のプロセッサ141 〜141024と同じ
チップ11上に形成するように構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、与えるプログラムを
変更することによって、内容の異なる多種類の信号処理
を実行可能な複数の基本演算器(以下プロセッサとい
う)を備え、SIMD(Single Instruction Multiple
Data)方式でデジタル信号処理を行なうデジタル信号処
理装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、近年では、半導体技術の
発展に伴って、現行方式のテレビジョン画像の信号処理
をデジタル化するための開発が盛んに行なわれている。
テレビジョン信号処理をデジタル化することにより、変
復調やフィルタリング等の処理を安定して行なうことが
できるとともに、ラインメモリやフレームメモリを用い
て信号の正確な時間遅延を容易に行なうことができるた
め、フレームメモリを用いたY/C(輝度信号/色信
号)分離や走査線補間を行なって、画像の高画質化を実
現することもできるようになる。
【0003】ところで、テレビジョン信号処理をデジタ
ル化する場合、特定の信号処理毎にハードウェアを開発
したのでは、要求される信号処理が多様化しかつ複雑で
大規模になるにしたがって、構成が複雑で大型化すると
ともに開発期間も長くなり経済的に不利になるという不
都合が発生する。
【0004】そこで、現在では、プログラムによってソ
フトウェア的に制御されるプロセッサを用いて、テレビ
ジョン信号をデジタル処理することが考えられている
(文献1;「リアルタイム画像処理」日経マグロウヒル
社)。すなわち、ハードウェアは規格化されたプロセッ
サを用い、処理内容はソフトウェアによって規定するよ
うにしたもので、処理内容を変更する場合には、ソフト
ウェアつまり与えるプログラムを変更するだけでよく、
同一のハードウェアで内容の異なる多種類の信号処理に
対応することができる。
【0005】例えばNTSC信号の場合は、一般に4f
sc(14.3MHz)で標本化されるので、各画素あた
りの処理は70ns以内に行なう必要があり、上記文献
によれば、Y/C分離回路と色信号処理回路との積和演
算回路は約60回路あるので、60×14.3=858
MOPS(1秒間に858×106 回の演算)という非
常に高速な計算が必要になる。このため、テレビジョン
信号の処理装置をプロセッサで構成する場合には、複数
のプロセッサを使用して処理速度の高速化を図ることが
必要なこととなっている。
【0006】複数のプロセッサを用いた処理装置の一方
式として、画像の二次元構造を利用して、各水平位置に
1つのプロセッサを割り当てる方法がある(文献2;
“THEPRINCETON ENGINE:A REAL-TIME VIDEO SYSTEM SI
MULATOR”,IEEE Trans.CE, Vol.34, No.2, MAY 1988
、文献3;“SVP : SERIAL VIDEO PROCESSOR”,CIC
C′90 Session 17.3 )。例えばNTSC信号を4fsc
で標本化した場合、1走査線上の画素数は910個であ
るから、910個のプロセッサを1列に並べて1走査線
上の全ての画素に割り当てる。そして、これら910個
それぞれのプロセッサを、全て同一のプログラムによっ
て制御するSIMD方式で信号処理を行なうものであ
る。
【0007】このシステムをIC(集積回路)化したも
のにSVP(SERIAL VIDEO PROCESSOR)がある。SVP
は1024個のプロセッサを1チップ上に形成したもの
で、図3にそのシステム構成の概略を示している。すな
わち、SVPチップ11に設けられた入力端子12に
は、デジタル化された映像信号がシリアルに供給されて
いる。この入力端子12に供給された映像信号は、10
24段の入力シフトレジスタ13に供給され1水平走査
期間分の画素がシリアル/パラレル変換されて、一斉に
各水平位置を担当する1024個のプロセッサ141
142 ,143 ,……,141023,141024に供給され
る。
【0008】各プロセッサ141 ,142 ,143 ,…
…,141023,141024は、SVPチップ11に接続端
子15を介して外付けされたプログラムメモリ16から
与えられる同一のプログラムにより全て制御されるた
め、同時刻に同じ動作を行なっている。つまり、全ての
プロセッサ141 ,142 ,143 ,……,141023
141024によって、1走査線分の画素に対する演算を並
列処理することで処理速度の高速化を図っている。
【0009】このプログラムメモリ16からは、プログ
ラムカウンタ17から出力されるアドレスデータADの
クロックレートにしたがって、格納されているプログラ
ムデータPDが読み出され、接続端子15を介して各プ
ロセッサ141 ,142 ,143 ,……,141023,1
1024に与えられる。そして、各プロセッサ141 ,1
2 ,143 ,……,141023,141024の演算出力
は、それぞれ1024段の出力シフトレジスタ18に供
給されパラレル/シリアル変換されて、出力端子19か
ら取り出される。
【0010】なお、図3では、従来のSVPチップ11
の主たる構成のみを概略的に表わしたが、実際には、各
プロセッサ141 ,142 ,143 ,……,141023
141024は、それぞれ演算データ保持用のローカルメモ
リを有するとともに、相互間でデータ送受を行なうため
の通信バスが備えられている。
【0011】ここで、図4(a)は、プログラムカウン
タ17から出力されるアドレスデータADの波形を示し
ている。このアドレスデータADは、SVPチップ11
のマシンサイクル(118ns)に対応した周期RTで
順次更新される。図4(b)は、プログラムメモリ16
から読み出されるプログラムデータPDの波形を示して
いる。このプログラムデータPDは、アドレスデータA
Dが発生されてから所定のアクセスタイムAT(70n
s)経過後に、プログラムメモリ16から読み出され
る。
【0012】図4(c)は、SVPチップ11の接続端
子15に供給されるプログラムデータPDの波形を示し
ている。このプログラムデータPDには、プログラムメ
モリ17から出力されて接続端子15まで伝送される過
程で、遅延や信号なまりによる不定期間DTが生じる。
このプログラムデータPDの遅延や信号なまりは、プロ
グラムメモリ16から出力されるプログラムデータPD
を、各プロセッサ141 ,142 ,143 ,……,14
1023,141024に分配するために使用する図示しないI
Cの入出力バッファや印刷配線板上での、インダクタン
ス成分及び寄生容量が原因で発生するもので、不定期間
DTは、経験的に5〜10nsであることが知られてい
る。
【0013】なお、プログラムデータPDの接続端子1
5から各プロセッサ141 ,142,143 ,……,1
1023,141024までの伝送は、SVPチップ11内で
行なわれるため、遅延は1ns以下に抑えられるので、
各プロセッサ141 ,142,143 ,……,1
1023,141024に供給されるプログラムデータPD
は、接続端子15に供給されるプログラムデータPDと
同一と考えることができる。
【0014】このため、プログラムメモリ16のアクセ
スタイムATと不定期間DTとの合計は約75〜80n
sであり、各プロセッサ141 ,142 ,143 ,…
…,141023,141024のマシンサイクル(118n
s)より短いので、プログラムメモリ16からのプログ
ラムデータPDの読み出し動作は、SVPチップ11の
マシンサイクルで可能となる。
【0015】一方、微細加工技術の進歩により、SVP
チップ11で使用しているプロセッサ141 ,142
143 ,……,141023,141024のマシンサイクル
や、プログラムメモリ16のアクセスタイムATの性能
は、年々向上している。
【0016】図5は、プロセッサ141 ,142 ,14
3 ,……,141023,141024のマシンサイクル及びプ
ログラムメモリ16のアクセスタイムATが、図4で説
明したときの1/10に短縮された場合を示している。
すなわち、図5(a)は、アドレスデータADの波形を
示している。図5(b)は、プログラムメモリ16から
読み出されるプログラムデータPDの波形を示してい
る。このプログラムメモリ16のアクセスタイムAT
は、7nsとなる。図5(c)は、SVPチップ11の
接続端子15に供給されるプログラムデータPDの波形
を示している。不定期間DTは、プログラムメモリ16
がSVPチップ11に外付けされているため外部環境は
変わらず信号の遅れを短縮することができないので、図
4と同様に5〜10nsである。
【0017】プログラムメモリ16のアクセスタイムA
Tと不定期間DTとの合計は、約12〜17nsとな
る。一方、プロセッサ141 ,142 ,143 ,……,
141023,141024のマシンサイクルは、先に述べた1
18nsの1/10だとすると11.8nsとなる。こ
の値は、アドレスデータADが発生されてから接続端子
15に安定なプログラムデータPDが入力されるまでの
上記時間12〜17ns以下であるため、プログラムメ
モリ16からのプログラムデータPDの読み出しをプロ
セッサ141 ,142 ,143 ,……,141023,14
1024のマシンサイクルで行なうことが不可能になる。す
なわち、微細加工技術の発展により、プロセッサ1
1 ,142 ,143 ,……,141023,141024のマ
シンサイクルやプログラムメモリ16のアクセスタイム
ATが短縮されても、それに比例した映像信号処理速度
の向上は望めないという問題が生じる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、複数の
プロセッサを同一チップ上に形成した従来のデジタル信
号処理装置では、外付けプログラムメモリからプロセッ
サに伝送されるプログラムデータの遅延量を短縮できな
いので、プロセッサのマシンサイクルやプログラムメモ
リのアクセスタイムが短縮されても、それに対応した信
号処理速度の向上を望むことができないという問題を有
している。
【0019】そこで、この発明は上記事情を考慮してな
されたもので、プロセッサのマシンサイクルやプログラ
ムメモリのアクセスタイムの短縮化に比例した信号処理
速度の向上を実現し得る極めて良好なデジタル信号処理
装置を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】この発明に係るデジタル
信号処理装置は、与えるプログラムを変更することで内
容の異なる多種類のデジタル信号処理を実行可能な複数
のプロセッサを同一チップ上に形成し、これら複数のプ
ロセッサ全てに同一プログラムを与えて同じデジタル信
号処理を同時に実行させるものを対象としている。そし
て、複数のプロセッサに与えるべきプログラムの格納さ
れるメモリを、複数のプロセッサと同じチップ上に形成
するように構成したものである。
【0021】
【作用】上記のような構成によれば、複数のプロセッサ
とこの複数のプロセッサに与えるプログラムの格納され
たメモリとを、同一チップ上に形成するようにしたの
で、メモリから読み出したプログラムが複数のプロセッ
サに供給されるまでの時間を非常に短縮することがで
き、プロセッサのマシンサイクルやメモリのアクセスタ
イムの短縮化に比例して、映像信号の処理速度を向上さ
せることができるようになる。
【0022】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図1において、図3と同一部分
には同一符号を付して説明すると、入力シフトレジスタ
13,出力シフトレジスタ18及びプロセッサ141
142 ,143 ,……,141023,141024が形成され
た同じSVPチップ11上に、プログラムメモリ16及
びプログラムカウンタ17を形成し、プログラムメモリ
16から読み出されたプログラムデータPDの各プロセ
ッサ141 ,142 ,143 ,……,141023,14
1024への伝送を、SVPチップ11内で行なえるように
したことが、従来と異なる点である。
【0023】ここで、図2(a)は、プログラムカウン
タ17から出力されるアドレスデータADの波形を示し
ている。このアドレスデータADは、SVPチップ11
の各プロセッサ141 ,142 ,143 ,……,14
1023,141024のマシンサイクル(11.8ns)に対
応した周期RTで順次更新される。図2(b)は、プロ
グラムメモリ16から読み出されるプログラムデータP
Dの波形を示している。このプログラムデータPDは、
アドレスデータADが発生されてから所定のアクセスタ
イムAT(7ns)経過後にプログラムメモリ16から
読み出される。
【0024】図2(c)〜(g)は、それぞれ各プロセ
ッサ141 ,142 ,143 ,……,141023,14
1024に供給されるプログラムデータPDの波形を示して
いる。これらのプログラムデータPDは、プログラムメ
モリ16から各プロセッサ141 ,142 ,143 ,…
…,141023,141024への伝送経路の違いによって、
図2(b)に示したプログラムメモリ16からのプログ
ラムデータPDの読み出しタイミングに比して、順次若
干遅延されて各プロセッサ141 ,142 ,143 ,…
…,141023,141024に供給されることになるが、こ
の伝送はSVPチップ11内で行なわれるため、遅延量
は最大でも1ns程度の無視できる値となり、微細加工
技術の進んだ将来にはもっと短くすることができる。
【0025】したがって、上記実施例のような構成によ
れば、アドレスデータADが発生されてから、プログラ
ムデータPDが各プロセッサ141 ,142 ,143
……,141023,141024に供給されるまで、最大で8
nsとなり、SVPチップ11の各プロセッサ141
142 ,143 ,……,141023,141024のマシンサ
イクルである11.8nsよりも短くなるため、プログ
ラムメモリ16からのプログラムデータPDの読み出し
動作が、SVPチップ11のマシンサイクルで可能とな
る。このため、プロセッサ141 ,142 ,143 ,…
…,141023,141024のマシンサイクルやプログラム
メモリ16のアクセスタイムATの短縮化に比例して、
映像信号の処理速度を向上させることができるようにな
る。
【0026】また、プログラムメモリ16と各プロセッ
サ141 ,142 ,143 ,……,141023,141024
とを、両者の距離がどれも略等しくなるように配置すれ
ば、全てのプロセッサ141 ,142 ,143 ,……,
141023,141024に略同時にプログラムデータPDが
供給されるようになり効果的である。なお、この発明は
上記実施例に限定されるものではなく、この外その要旨
を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができ
る。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
プロセッサのマシンサイクルやプログラムメモリのアク
セスタイムの短縮化に比例した信号処理速度の向上を実
現し得る極めて良好なデジタル信号処理装置を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るデジタル信号処理装置の一実施
例を示すブロック構成図。
【図2】同実施例の動作を説明するための波形図。
【図3】従来のデジタル信号処理装置を示すブロック構
成図。
【図4】同従来装置の動作を説明するための波形図。
【図5】同従来装置の問題点を説明するための波形図。
【符号の説明】
11…SVPチップ、12…入力端子、13…入力シフ
トレジスタ、14…プロセッサ、15…接続端子、16
…プログラムメモリ、17…プログラムカウンタ、18
…出力シフトレジスタ、19…出力端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 与えるプログラムを変更することで内容
    の異なる多種類のデジタル信号処理を実行可能な複数の
    プロセッサを同一チップ上に形成し、これら複数のプロ
    セッサ全てに同一プログラムを与えて同じデジタル信号
    処理を同時に実行させるデジタル信号処理装置におい
    て、前記複数のプロセッサに与えるべきプログラムの格
    納されるメモリを、前記複数のプロセッサと同じチップ
    上に形成するように構成してなることを特徴とするデジ
    タル信号処理装置。
JP18498492A 1992-07-13 1992-07-13 デジタル信号処理装置 Pending JPH0636059A (ja)

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JP18498492A JPH0636059A (ja) 1992-07-13 1992-07-13 デジタル信号処理装置

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JP18498492A JPH0636059A (ja) 1992-07-13 1992-07-13 デジタル信号処理装置

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