NL8700530A

NL8700530A - Pijplijnsysteem met parallelle data-beschrijving.

Info

Publication number: NL8700530A
Application number: NL8700530A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1987-03-05
Filing date: 1987-03-05
Publication date: 1988-10-03
Also published as: JP2542665B2; EP0285192B1; EP0285192A1; US4916659A; JPS63234323A; DE3867879D1

Description

* PHN 12.057 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Pijplijnsysteem met parallelle data-beschrijving.

De uitvinding heeft betrekking op een pijplijnsysteem, voor de verwerking van data die vergezeld gaan van data-beschrijvende signalen, welk pijplijnsysteem bevat: a) dataverwerkende modules, 5 b) kommunikatiemiddelen om de modules onderling te verbinden, c) besturingsmiddelen voor het besturen van het pijplijnsysteem via een stuurverbinding waarop de modules zijn aangesloten, d) een geheugen voor de opslag van gegevens omtrent een konfiguratie van het pijplijnsysteem en omtrent een verwerkingsvertraging van 10 elke module, welk geheugen verbonden is met de besturingsmiddelen, e) een vertragingsmiddel per module voor de vertraging van de data-beschrijvende signalen.

Een dergelijk informatieverwerkend pijplijnsysteem is bekend uit Proc. IEEE "First International Conference on 15 Supercomputing Systems", St. Petersburg, Florida, U.S.A., Dec. 16-20, 1985, pagina's 476-484, en is uitgevoerd als een beeldverwerkend systeem.

Dit bekende systeem omvat modules, die onderling verbonden zijn via een netwerk van instelbare schakel(switch)-20 elementen. De verbindingen tussen de modules kunnen met dit netwerk veranderd worden. De besturing van de modules en van het netwerk geschiedt door een, via een stuurbus hieraan gekoppelde, computer.

Zoals bekend worden door een module in een pijplijnsysteem tegelijkertijd data ontvangen, data verwerkt en data afgegeven. De 25 data-beschrijvende signalen, die aan de module toegevoerd worden, dienen voor het herkennen door de module van groepen samenhangende data. De data en de data-beschrijvende signalen worden synchroon aan de ingang van het pijplijnsysteem aangeboden. Wanneer een module op de data bewerkingen uitvoert, die een gegeven tijd vereisen, zouden op de 30 uitgang van de module de data uit de pas gaan lopen met de data-beschrijvende signalen als deze laatste niet overeenkomstig de bewerkingsduur zouden worden vertraagd. Daarom omvat elke module in ïJ ““' c ; “ n

V

*- * PHN 12.057 2 een pijplijnsysteem volgens de stand van de techniek een vertragingsmiddel voor de data-beschrijvende signalen. Het netwerk maakt een willekeurige kombinatie van verbindingen tussen de genoemde modules mogelijk, en verleent het systeem de beoogde flexibiliteit.

5 Een bezwaar van het bekende systeem is het grote aantal kommunikatielijnen, die de modules onderling verbinden via het netwerk. Zowel de verwerkte data als de vertraagde data-beschrijvende signalen worden van elke module naar de volgende modules in de verwerkingsstruktuur doorgegeven.

10 De uitvinding beoogt te voorzien in een eenvoudiger pijplijnsysteem met een geringer aantal verbindingen tussen de modules onderling.

Daartoe wordt een pijplijnsysteem volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat in middelen voorzien is om de data-beschrijvende 15 signalen parallel aan de vertragingsmiddelen toe te voeren.

Bij een parallelle toevoer aan de modules van de data-beschrijvende signalen, worden deze signalen door de per module aanwezige vertragingsmiddelen zolang vertraagd tot de data, waarop de data-beschrijvende signalen betrekking hebben, die module hebben 20 bereikt. De vertraging werkend op de data-beschrijvende signalen per individuele module is gelijk aan de som van de verwerkingsvertragingen van de databewerking van alle vorige modules, voor zover in de verwerkingsstruktuur in serie, waardoorheen de data zijn gesluisd op weg naar die individuele module. Omdat in een pijplijnsysteem volgens 25 de uitvinding de data-beschrijvende signalen niet van module naar module worden doorgegeven, wordt een aantal verbindingen tussen de modules onderling uitgespaard.

De uitvinding beoogt tevens te voorzien in een flexibel pijplijnsysteem. Daartoe wordt een pijplijnsysteem volgens de 30 uitvinding verder gekenmerkt, doordat de vertragingsmiddelen door de besturingsmiddelen instelbaar zijn.

Opdat de besturingsmiddelen de korrekte cumulatieve vertraging in de vertragingsmiddelen kunnen instellen, wordt de vertraging berekend aan de hand van de gegevens omtrent de 35 konfiguratie van het pijplijnsysteem en de verwerkingsvertraging van elke module. Een pijplijnsysteem volgens de uitvinding is in hoge mate flexibel, omdat na een herkonfiguratie of een uitbreiding, welke door fjv f\ /: Λ » PHN 12.057 3 de besturingsmiddelen worden herkend, slechts een hernieuwde instelling van de vertragingsmiddelen per module wordt vereist.

Een uitvoeringsvorm van een pijplijnsysteem volgens de uitvinding wordt verder gekenmerkt, doordat de kommunikatiemiddelen 5 een bus omvatten, waarop de modules aangesloten zijn. Een bussysteem is een eenvoudig en goedkoop kommunikatiemiddel. Een bussysteem vergroot de flexibiliteit van een pijplijnsysteem volgens de uitvinding, omdat bij een eventuele herkonfiguratie en uitbreiding de modules slechts aangesloten hoeven te worden op een gemeenschappelijke 10 toevoerleiding voor de data-beschrijvende signalen, een gemeenschappelijke stuurverbinding voor aansluiting op de stuurmiddelen, en op een gemeenschappelijke bus voor het doorgeven en ontvangen van de data. Dit leidt tot een eenvoudige architektuur.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van een 15 tekening, waarin: figuur 1 een beeldverwerkend systeem, uitgevoerd als een pijplijnsysteem volgens de uitvinding, voorstelt, figuur 2 beeldelementen van een ingangsbeeld weergeeft, figuur 3 twee voorbeelden laat zien van begeleidende 20 data-beschrijvende signalen in een beeldverwerkingssysteem.

Figuur 1 stelt een beeldverwerkend pijplijnsysteem voor volgens de uitvinding, waarvan een ingangsmodule 10, dataverwerkende modules 11, 12 en 13, een besturende CPU 14 en een systeemgeheugen 15 zijn weergegeven. De modules zijn onderling gekoppeld via databussen 25 21, 22 en 23 en zijn tevens aangesloten op de CPU 14 en het geheugen 15 via een stuurbus 24. Het uitgangssignaal van kamera 25 wordt door ingangsmodule IM bewerkt tot digitale beelddata. Synchroon met de beelddata worden door de ingangsmodule 10 de data-beschrijvende signalen op signaalbus 26 gezet. Deze data-beschrijvende signalen 30 omvatten informatie over de data, in afhankelijkheid waarvan de data door een dataverwerkende module worden verwerkt zoals verderop nader zal wórden uitgelegd. Op signaalbus 26 zijn de per dataverwerkende module aanwezige vertragingsmiddelen aangesloten. De data-beschrijvende signalen worden parallel toegevoerd aan de 35 vertragingsmiddelen 31, 32 en 33. In de weergegeven verwerkingsstruktuur van figuur 1 ontvangt module 11 de data rechtstreeks van de ingangsmodule 10 over databus 21. De data- / : o PHN 12.057 4 « beschrijvende signalen worden onvertraagd door de vertragingsmiddelen 31 aan dataverwerkingsmodule 11 doorgegeven. De verwerking door module 11 van de ontvangen data kost enige tijd. Bijgevolg verloopt de uitstroming van verwerkte data uit module 11 met een eerste vertraging 5 ten opzichte van de instroming en van de data-beschrijvende signalen. Module 12 ontvangt via databus 22 de verwerkte data van module 11. De betreffende vertragingsmiddelen 32 geven de data-beschrijvende signalen een vertraging gelijk aan de eerste vertraging. Tijdens verwerking van de data in module 12 lopen data en data-beschrijvende 10 signalen weer synchroon. De door module 12 verwerkte data komen via databus 23 bij module 13 terecht. Ten opzichte van de data-beschrijvende signalen heeft de datastroom bij ontvangst door module 13 een vertraging opgelopen gelijk aan de eerste vertraging plus de tweede vertraging. Vertragingsmiddelen 33 geven de data-beschrijvende 15 signalen een vertraging gelijk aan de som van de eerste en tweede vertraging, zodat in module 13 een synchrone bewerking van de data plaatsvindt.

De dataverwerkende modules en de vertragingsmiddelen zijn via stuurbus 24 verbonden met de besturende CPU 14 en 20 systeemgeheugen 15. Bij een eventuele herrangschikking of uitbreiding van het pijplijnsysteem worden de vertragingen voor de data-beschrijvende signalen opnieuw ingesteld op basis van gegevens omtrent de konfiguratie van het pijplijnsysteem en de verwerkingsvertraging per module.

25 Er wordt aangenomen dat de digitale beelddata worden gegenereerd met de rasterscanmethode. De rasterscanmethode genereert seriële data. Deze seriële data omvatten de informatie van de beeldelementen (pixels) in een volgorde overeenkomstig het aftastpad door het beeld. De afgetaste lijnen en de pixels daarin zijn dus 30 achter elkaar gerangschikt. Data-beschrijvende signalen identificeren binnen de seriële data bijvoorbeeld de afzonderlijke lijnen. Bij samenstelling van een door bewerkingen van het pijplijnsysteem getransformeerd ingangsbeeld wordt een samenhangend uitgangsbeeld verkregen door de bewerkte data weer in de geïdentificeerde lijnen 35 om te zetten. Andere data-beschrijvende signalen geven bijvoorbeeld een geselekteerd gedeelte (venster) van het ingangsbeeld aan, op de representerende data waarvan speciale bewerkingen uitgevoerd worden.

♦'*·;« r·: *·. J».·.

;* : - . i Ï Λ' i ΡΗΝ 12.057 5

Verdere mogelijkheden worden gegeven door data-beschrijvende signalen die beeldpunten of die lijnen selekteren ten behoeve van subsampling, of die aangeven welke lijnen binnen een geselekteerd stuk van het ingangsbeeld liggen.

5 In de figuren 2 en 3 zijn voorbeelden gegeven van beelddata en de beelddata begeleidend data-beschrijvende signalen.

In figuur 2 is een ingangsbeeld van 4 lijnen met elk 9 beeldelementen (pixels) getekend. Het beeld wordt omgezet in seriële data door dit bijvoorbeeld rij voor rij van boven naar beneden en per 10 rij van links naar rechts af te tasten. De cijfers in de . beeldelementen geven de aftastvolgorde aan. Beeldlijn L1 omvat de pixels P1 tot en met P9, beeldlijn L2 de pixels P10 tot en met P18, beeldlijn L3 de pixels P19 tot en met P27 en beeldlijn L4 de pixels P28 tot en met P36. Een venster ff biedt de mogelijkheid om een 15 gedeelte van het beeld te selekteren. Hier zijn geselekteerd de pixels P4, P5, P6, P13, P14, P15, P22, P23 en P24. De seriële beelddata zijn aangegeven in figuur 3. De data zijn aangegeven met een zelfde aanduiding als de beeldelementen in figuur 2. De volgorde komt overeen met de aftastvolgorde, pixel P1 is het eerst afgetast, pixel P36 het 20 laatst. Het venster ff omvat in de seriële representatie van elkaar gescheiden datablokken zoals is aangegeven. Begeleidende data-beschrijvende signalen zijn op eenzelfde tijdbasis aangegeven.

Gedurende het aftasten van het beeld is het signaal PV aanwezig dat aangeeft dat de data betrekking hebben op één enkel ingangsbeeld.

25 Het signaal LV duidt in de data de afzonderlijke beeldlijnen aan. Het data-beschrijvend signaal WV geeft de data aan, die door het venster zijn geselekteerd. Een beeldverwerkend systeem wordt diepgaander beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvrage Nr. 819,572 (PHN 11.259), ingediend door dezelfde aanvrager en hierbij geinkorporeerd bij 30 wijze van referentie.

Claims

1. Pijplijnsysteem, voor de verwerking van data die vergezeld gaan van data-beschrijvende signalen, welk pijplijnsysteem bevat: a) dataverwerkende modules, 5 b) kommunikatiemiddelen om de modules onderling te verbinden, c) besturingsmiddelen voor het besturen van het pijplijnsysteem via een stuurverbinding waarop de modules zijn aangesloten, d) een geheugen voor de opslag van gegevens omtrent een konfiguratie van het pijplijnsysteem en omtrent een verwerkingsvertraging van 10 elke module, welk geheugen verbonden is met de besturingsmiddelen, e) een vertragingsmiddel per module voor vertraging van de data-beschri jvende signalen, gekenmerkt, doordat in middelen is voorzien om de data-beschrijvende signalen parallel aan de vertragingsmiddelen toe te voeren.

2. Pijplijnsysteem volgens conclusie 1, gekenmerkt, doordat de vertragingsmiddelen door de besturingsmiddelen instelbaar zijn.

3. Pijplijnsysteem volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt, doordat de kommunikatiemiddelen een bus omvatten, waarop de modules 20 aangesloten zijn.

4. Beeldverwerkend systeem uitgevoerd als een pijplijnsysteem volgens één der voorgaande conclusies.

5. Module, geschikt voor gebruik in een pijplijnsysteem volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, voorzien van vertragingsmiddelen voor 25 de data-beschrijvende signalen, gekenmerkt, doordat de vertragingsmiddelen instelbaar zijn. fL 1 '