TW200915883A - Computing unit and image filtering device - Google Patents

Description

200915883 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種包括進行圖像濾波處理之指令、電路 之處理器。 【先前技術】 • 動態圖像因訊框中物體移動，或照相機進行搖攝（pan), 而於訊框間出現移動，上一訊框與當前訊框並非完全相 同。然而’前後圖像之關聯較大。 (; 所謂移動補償係指如下技術，使用訊框間預測時，與前 後訊框圖像相比朝向哪個方向移動何種程度之向量資料， 進灯圖像分析。藉由移動補償，而成功提高圖像資料之壓 縮度。 較多之圖像訊框編碼方式中將圖像訊框分割至特定區塊 中進行處理。若使該區塊尺寸變小則可進行詳細的預測。 另一方面因區塊數增加，而導致存在移動向量資訊本身之 數里增加使得編碼量增加之傾向。結果對硬體要求較大之 〇 處理能力。 又於以低位元率對圖像進行編碼之情形時，若不進行 何濾波處理，則將於解碼圖像中產生有區塊變形之狀態 • 下儲存於訊框記憶體中。若參照產生有該變形之圖像對下 汛框進行解碼，則進而存在畫質劣化傳播之問題。為了 :止該晝質劣化之傳播’而必須進行濾波處理以防止產生 區塊變形。然而，解決遽波處理，則亦對硬體要求較大之 處理能力。 131931.doc 200915883 先前，於進行圖像之濾波處理之情形時，需要實施減、皮 之抽頭數之時脈週期（cycle)，故必須於每個時脈週期中自 έ己憶體供給資料。進而，必須根據移動向量之探測位置而 變更水平濾波與垂直濾波，判定每次濾波處理之方向，並 使之分支至處於濾波處理之程式中。此時，於每個週期中 自s己憶體讀出像素資料會導致過度消耗讀出週期數，使得 處理性能下降。

曰本專利特開2002-8025號公報（以下專利文獻丨）中，提 示一種削減來自記憶體之資料讀取，利用輸入 資料並供給至演算器中之方法。 衝等儲存 [專利文獻1]曰本專利特開2002-8025號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 料 然而，於圖像之濾波處理時自記憶體中讀出像素 將導致過度消耗讀出週期數，使得處理性能下降。 亦必 又，必須根據移動向量變更水平濾波與垂直濾波 須變更圖像影像之讀出方法。因此，需要分支處理 但圖 近年來處理器藉由分支預測而防止處理性能下降 像處理之情形時分支預測困難，因此性能下降明顯 、進而’目電路安裝方面之問題，亦考慮到無法對該等濾 波處理，準備充分的内部暫存器。 〜 本發明係為解決上述問題而開發者，其目的在於提供— 種可高速地進㈣波處理之演算單元及圖㈣波裝置。 本發明之上述以及其它目的與 町興新穎之特徵，且可根據本 131931.doc 200915883 說明書之描述及隨附圖示而明瞭。 [解決問題之技術手段] 簡單說明本中請案揭示之發明中具有代表性者之概要， 其如下所述。 本發明之演算單元之特徵在於：包括讀哪_ instruction multiple data，單指令多重資料）演算器及指令 解碼器，上述SIMD演算器包括複數個能夠執行第一演算 處理及第二演算處理之演算器，上述第一演算處理於第一 週期進行一個特定處理，上述第二演算處理於週期不同之 I:週期進行其它特定處理，且根據經導入之指令碼，指 7解碼4夠界定複數個演算器中進行動作之個數。 該演算單元亦可特徵在 在於.上述SIMD演算器進而包括 移位暫存器，根據經導入 匕符 存器導入資料。導入之…，指令解碼器對移位暫 又’該演算單元亦可逸 器，且藉由來自指令二:之包：内部暫㈣ 址，並參照該位址將内部二：入而輸出内部暫存器之位 中。 内術子器之資料導入至移位暫存器 又，該演算單元之笙 、 於每個第一週期輪週肩包3特疋數之時脈週期’並 時脈週期結束後 且於第一週期中之各 笪置_ 更上述移位暫存器中之資料敕# 异皁疋亦可將第—演 貝科移位。該演 冰工 果儲存於内部暫在哭士 進而，該演算單元之笛 皙存器中。 且於每個第二週期^ 週期包含特定數之時脈週期， 第二演算結果’並於第二週期中之 ni931.doc 200915883 ί時脈週期結束後，使移位暫存器中之資料移位。該演算 早几亦可將第二演算結果儲存於内部暫存器中。 該演算單元亦可於第二演算 為上述資料。 丫等_ ^結果作 „。本發明之圖像據波裝置包括：移位暫存器、s細演算 窃、指令解碼器、内部智 、 量 存 索引產生器、以及移動向 算° SIMD演算11包括複數個能夠執行第-演 第二演算處理之演算器，上述第-演算處心 —週期中進行一個特定虛神 、乐 週期不同之第二週期中進行其/第二演算處理於與第一 之指令碼，指令解碼器界定處理，且根據經導入 數，根據經導入之指令碼：：個演算器中進行動作之個 存至移動向量暫存琴中解碼器將移動向量資料儲 量資料，f引產生=:指令解碼器之輸出及移動向 將内部暫存器之暫存器之位址，並參照位址 肝π邛暫存器之資料導 器進行演算。 Μ至移位暫存器中，由SIMD演算 本發明之圖像滹古 51 MM 置匕括：移位暫存器、SIMD、、宮ΐ 裔、儲存著複數個㈣向 H SIMD决异 解碼器 '内部暫存器、以及索引冑向$暫存器、指令 算器，上述第-演算處理…、m處理之演 理，上述第二演算處 、週期中進行一個特定處 中進行其它特定處理， 迥』不同之第二週期 器界定複數個演算5!中 A導入之指令碼’指令解碼 异器中進行動作之個數，且根據來自指令 131931.doc 200915883 碼器之輸出，移動向量暫存器將適當的移動向量資料輸 厂至索弓丨產生器中，參照指令解碼器之輸出及移動向量資 ，，索引產生器輸出内部暫存器之位址，並參照位址將内 部暫存器之資料導人至移位暫存器中，由8細演算器進 行演算。 [發明之效果] :早說明藉由本中請案所揭示之發明中具有代表性者而 獲得之效果，其如下所述。 本發明之演算單元及圖像較裝置，與硬體之構成無 一其專可藉由將圖像資料儲存於内部暫存器中，並將該 貝枓導入至演算器中，而有效地執行處理，並實現對記憶 體削減資料存取。 、又’本發明可提供—種演算單元及圖像較裝置，藉由 進行注重移動向量之遽波處理而無須進行分支處理以削 減對指令高速緩衝記憶體之存取。 从進而’本發明可提供—種演算單元及圖像遽波裝置，可 藉由削減對記憶體之資料存取 θ 子取次對扣令向逮緩衝記憶體之 日令提取存取’而抑制耗電，從而有利於。 【實施方式】 參照圖式對本發明之實施例進行說明。 (關於設想之處理） 百先s本發明所設想之移動補償預測處理進行說明。 於進行移動補償預測時，一船 如 殿而g，根據參考圖像之像 素值藉由插補而產；φ敕叙/金本、， 座生正數像素以下之像素精度之信號。設 131931.doc 200915883 計 MPEG-2(Moving Picture Experts Group，動態影像專家 群）或MPEG-4能夠進行1/2像素精度為止之移動補償， H.264/AVC能夠進行1/4像素精度為止之移動補償。 H.264/AVC中導出1/2單位像素（半個像素）時與導出j/4單 位像素（四分之一像素）時，導出順序分為2個階段。首先， 表初根據參考圖像之資料利用計算式求出1 /2單位像素之 資料（6抽頭FIR滤波處理）。然後，根據參考圖像及6抽頭 所導出之1/2單位像素導出1/4單位像素及3/4單位像素（2抽 頭濾波處理）。 圖1係根據整數像素表現6抽頭FIR濾波處理及2抽頭濾波 處理之處理内谷之概念圖。該圖中〇所表示之A1係作為導 出對象之1/2像素，□所表示之B1、B2、B3、B4、B5、B6 為參考像素（整數像素）。 此處，導出1/2單位像素A1時根據前後之整數像素B1、 B2、B3、B4、B5、B6之像素並使用以下數學式進行計 算。 Α1=(Β1-5χΒ2+20χΒ3+20χΒ4-5χΒ5+Β6+16)/32 -(^1) 又，2抽頭處理中，以如下方式導出△所表示之ι/4單位 像素C1。

Cl=(Al+B3 + l)/2 , ,. …（式2) 根據以上，以四分之一像素單位處理橫8像素χΜ8像素 之資料時，作為參考圖像必須對橫14像素乂縱^像素之資 料進行處理。本發明中此情況亦相同。 此處，將14像素之對應資料—併記憶於記憶體中，若可 131931.doc 200915883 進行處理則並無問題，準備14像素（本發明中設心像素】 位元組）之演算器現實中因電路安裝規模上之問題而困難 之情形較多。 圖2表示藉由橫向之6抽頭fir濾波處理，而求出（·1/2， -υ至（7+1/2, 8)為止之橫9像素、縱1〇像素之圖像遽波處 理。 如上所述，於晝面整體之移動補償時，必須準備橫14像 素X縱14像素之資料作為參考圖像_。然而，實際上，告 ㈣臨時㈣讀出對該等區域整體進行處理時，則有時: 均衡資料匯流排寬度等而使安裝方面產生問題。對此，於 该橫向之6抽頭FIR濾波處理時，參照由（-3，-1)、（1〇， 1) (10 8)、（-3 ’ 8)包圍之橫14像素父縱10像素。因此， 將該等圖像臨時讀入至内部之暫存器等。 方'使用8個演算器進行該橫9像素、縱10像素之橫向1/2 单位像素（半個像素）圖像之計算時，以（0，0)作為基點， 求出由 圍之圖像5QG(虛線所包圍之範圍）。為了導出圖像⑽而 使用由輸入圖像㈣之…”至卜”、"、…) 所匕圍之圖像範圍之整數像素之資料。即，將自(_3，_” 至（3，-1)為止之6像素代入式礴出座標（Μ，_υ。又， 亦為了 求出由(1/2，_”至(7+1,2，-〇、(7+1,/2，6)、(I。， )所i圍之圖像範圍501(由一點鏈線所包圍之範圍），橫像 素以合計8像素作為1條線算出。 同樣地，以1/2，0)作為基點之橫8像素X縱8像素之圖 131931.doc -12- 200915883 像5〇2(由實線所包圍之範圍），以⑽，〇)作為基點之橫8 像素X縱8像素之圖像5〇3(由2點鏈線包圍之範圍），以 (_1/2，1)作為基點之橫8像素ΧΜ8像素之圖像5〇4(由細虛 線包圍之範圍）’以(1/2, 1}作為基點之橫8像素_像素 之圖像5〇5(由細實線包圍之範圍）亦進行相同之處理。 w根據其等之結果，可求出橫9像素、縱1G像素之橫向1/2 單位像素（半個像素）之資料。 圖3係用以說明縱向6抽頭FIR濾波處理之圖式。該圖3表 示自（-1，-1/2)求出橫10像素、縱9像素之 理。當以與圖2同樣地以(。，。)作為基點之情形 (-1,:-1/2)求出橫8像|、縱8像素之圖像51〇(由虛線所包圍 之範圍），而使用由輸入圖像600之（-1，_3)至（6 ’ _3)、 (6, 9)、（-1，9)所包圍之圖像範圍之整數像素之資料。亦 即於縱向上導出㈠，_1/2)時，亦將㈠，_3)、，·2)、 )(1 0)、（-1 ’ 1)、（_丨，2)之6像素相應之資料 代入式1中。為了導出以該㈠，1/2)作為基點之橫㈣ 素、縱9像素之圖像511(由實線所包圍之部位），縱像素以 合計9像素作為1條“以，並將該m料儲存於處 理器内部之暫存器中。 以（〇 ’ · 1 / 2 )作為基點之圖像5 ! 2 (由—點鏈線所包圍之部 位）以（0，1/2)作為基點之圖像513(由二點鏈線所包圍之 位）’以（1 ’ -1/2)作為基點之圖像514(由細線所包圍之範 圍）’以（1 ’ 1/2)作為基點之圖像515(由細虛線所包圍之範 圍）亦一併利用相同之處理求出’其結果’將動像素、縱 131931.doc -13- 200915883 部之暫存 器 1 〇像素之縱向之i g J H/2早位像素之資料保持於内 中。 再者，於本例中， 像素）導出下述傾斜方 導出（-3，-1/2)至（10， 圖像601。 由於使用該縱向之1/2單位像素（半個 向之1/2單位像素（半個像素），故而 -1/2)、（10，7+1/2)、（_3，7+"勻之 ^根據該等導出結果，算出相對於傾斜方向之像素。圖4 係用以說明該傾斜方向之6抽頭piR遽波處理之圖。求出該 傾斜方向之像素之情形時亦進行6抽頭F職波處理，但使 用圖2之橫向遽波處理結果或者圖3之縱㈣波處理結果算 出。 利用傾斜方向之遽波處理所求出之圖像係以（·ι/2， 作為基點之圖像52G(由虛線所包圍之部位）、以（Μ，· 作為基點之圖像521(由細虛線所包圍之部位）、以（_iq， 1/2)作為基點之圖像522(由一點鏈線所包圍之範圍）、以 ⑽’ W2)作為基點之圖像523(由實線所包圍之範圍）。將 此合成而作成傾斜方向之橫9像素、縱9像素之圖像。此 時，根據縱向濾波處理結果求出之所需參考像素資料 (-3，_1/2)至（1〇,7 + 1/2)之圖像⑹。藉由對該圖像貝601進 行橫向6抽頭FIR濾波處理，可求出傾斜方向之橫9像 縱9像素之濾波圖，像’並將其結果保管於處理器： 存器中。 嘴 單 使用經算出之縱、橫、傾 位像素（四分之一像素）之 斜方向之圖像資料，求出1/4 圖像。使以2算出單位像 131931.doc • 14 - 200915883 素。然後，根據移動向量來界定所使用之圖像資料。 圖5係表示獲得橫4像素、縱4像素之結果之第二次據波 處理。第-次濾、波處理為6抽頭Fnu|波處理，相對於^第 二次遽波處理為2抽頭濾波處理。因此，為了求出4X4像素 之圖像而使用9X9像素之資料。内部暫存器將9位元租寬产 之資料儲存於i個項目中’於合計9個項目之内部暫存心 儲存參考圖像610。根據圖5所示之作為基準之座標獲得 (1/2’ H2)位置之圖像的方法，使用參考圖像61〇中^目于2 至5為止之圖像資料700 ’進行橫向6抽頭濾波產生半個 像素圊像611。又，使用所有項目進行縱向之6抽頭濾波， 而半個像素圖像612僅使用左起之位元組位置中第:位元 組至第六位元組。使用半個像素圖像611、612，進行作為 第二次濾波處理之2抽頭濾波，產生四分之一圖像6丨3。如 此於内部暫存器中保存丨條線資料，因此可容易地執行讀 出與演算。 本發明考慮使用有限之硬體資源有效地進行該一系列處 理。 (第一實施形態） 圖ό係表現本發明之演算單元15〇之基本資料流程之概略 圖，圖7係表現發送至該演算單元15〇中之指令（c〇mmand) 之資料形式之構成圖。又’圖8係搭載有該演算單元15〇之 處理器之概略圖。 該演算單元150包含内部暫存器1〇〇、指令解碼器1〇ι、 SIMD(Single instruction multiple data ，單指令多重資料） 131931.doc 15 200915883 演算器1 02、資料校畢器1 〇3、敕命tθ 。 貝Τ叶杈早器移動向量暫存器104、索引 產生器105之各模組…使用著該演算單元15〇之處理 器’除了包含演算單元150以外，尚包含指令高速緩衝記 憶體151、資料高速緩衝記憶體&、 (一，介面輸入 内部匯流排155。 内部暫存器1〇〇係用以將藉由資料校準器1〇3而排列•區 分之參考資料臨時保持於每個資料中之暫存器群。此處設 ，為上述（關於設想之處理）所說明之處理器内部之暫存 m ’於本發明中’主暫存器之主要用途為保管進行 板向、縱向、傾斜方向6抽_職波處理時所使用之來考 圖像資料或用以進行2抽頭遽波處理之6抽頭f職波處理 後之像素資料等。 指令解碼器i 0 i係用以解讀由指令高速緩衝記憶體發送 之指令，並對SIMD演算器1〇2、移動向量暫存器1〇4、索 引產生器1〇5指示進行處理之模組。χ，此處亦進行指令 分析，並將資料寫入至移動向量暫存器⑽中之處理。 D决算器102係用以操作SIMD處理之演算器。此處 :謂SIMD處理’係指利用一個指令(指令組)操作複數個資

t 式’且心大量資料進行同種處理時。讀D =异器102包含移位暫存器·、演算器如、演算結果暫 存器2〇2。於本發明中’半個像素或四分之一像素之導出 係實現為了自複數個參考像素一次導出複數個結果，而以 一個指令指示處理者。 131931.doc •16· 200915883 於本發明中，SIMD演算器102可處理上述式1及式2。其 中’亦可使之具有除此以外之功能，從而使之具有更多用 途。 資料校準器103係用以將資料高速緩衝記憶體152或匯流 排I/F所發送之資料分割成有效資料，並使之記憶於内部暫 存器100中之模組。 移動向量暫存器104係指令解碼器1〇1自指令中讀出移動

向量之資訊後，將其作為移動向量資料加以臨時儲存之 存器。 $ 索引產生器105係產生索引之模組，上述索引作為指標 指定健存於内部暫存器_中之哪—個參考資料為演算^ 象，且sIMD演算器ι〇2之移位暫存器2〇〇之移位量達到何 ，程度HI自指♦解碼器1〇1之輸出及儲存於移動^ S暫存器104中之移動向量資料’界定輸出内部暫存器_ 之位址或暫存器編號。 ° 指令高速緩衝記憶體151連接於内部匯流排155，指人 經由内部匯流排155被供給。而i，輸入至指令心：: 忑憶體1 5 1中之指令碼被發送至演算單元丨5〇中。 資料高速緩衝記憶體152係供給演算單元15〇所必須^ 料之模組。當無資料高速緩衝記憶體152所對應之資、貝 情形時1算單元150經由記憶體刪3自外二 圖示）讀出所需資料。 〜體（未 δ己憶體I/F 1 53係用以自外部 料等之供給之介面部。 記憶體160接收指令碼或資 131931.doc 200915883 I/O 154係進行與未圖示之外部處理器等之連接時之介面 部。 内部匯流排155係指進行與處理器中之各模組進行連接 所共用之資料通信路徑。 以下，對該構成下之動作進行說明。 為了使指令解碼器101提取儲存於指令高速緩衝記憶體 151中之指令，並根據其解碼結果，將該指令輸入至内部 暫存器1〇〇中，而自資料高速緩衝記憶體152或外部記憶體 ι 對資料校準器103傳送參考圖像資料（整數像素資料）。 通常，來自資料高速緩衝記憶體或匯流排I/F之資料為2 之乘冪之資料寬度。然而，内部暫存器1〇〇之資料寬度或 8議演算器H)2之演算器之數量並非㈣為2之乘幕，而 可根據安裝條件等進行界定。藉由指令解碼器⑻之控 制，資料校準器103以如下方式處理參考圖像資料(整數 素資料）。 口當未達内部暫存器1〇〇之資料寬度之情形時，資料校準 器103臨時保持所接收之資料直至達到經指示之資料寬度 =止’等待來自資料高速緩衝記憶體或匯流排ι/ρ之資料: 當達到指令解碼器⑻所指示之資料寬度之情形時，' 杈準器103對内部暫存器1〇〇寫入參考圖像資料。 索弓I產生器105藉由用以利用指令解碼器⑻ 移動向量資料305，而產生内部暫 索引編號。 丨督存器100之 131931.doc • 18 · 200915883 SIMD演算器102之移位暫存器2〇〇接收藉由所產生之索 引編號而選擇之資料。進而，藉由指令解碼器1〇1將演算 控制信號301輸出後’對SIMD演算器102之演算器201進行 發送。 此時之資料係經資料校準器1〇3調整後之資料，其結合 演算器201執行演算指令所需之資料寬度載入。亦即，如 本實施形態般演算器201若為8個，則發送至SIMD演算器 1〇2中之資料亦必須為與8個演算器相應之資料。

再者，若根據需要安裝該演算器則電路規模可能會增 大。因此，必須考慮兼顧必要性能來削減安裝數量。勿庸 置疑需要如此削減後亦能達到所需性能。 由演算器201演算之寫回資料3〇2即便為並非2之乘冪之 位元組數，只㈣内部暫存_ 1〇〇之資料寬度以下，寫回 資料302亦可以1個週期進行寫入。 藉此，即使演算處理需要並非2之乘冪之資料寬度之情 形時，亦可藉由使演算器2G1及内部暫存器⑽與該資料寬 度一致而提高處理性能。 圖7表示以助憶寫入用以估圖 叩4便圖6之肩鼻皁兀15〇動作之指 令碼之情形。指令碼包括 I栝表不凟异斋2〇1之處理方法之操 作碼400，演算寬度4〇1， 衣不仔在於儲存導入至演算 2 〇 1中之演算資料之内部暫 异器 σ W存益100之何處的第一來源暫存 器編號4〇2、第二來源暫存哭 子<«、·扁唬4〇3，表示將經演算 果保管於内部暫存ν 士 戌异1、、、〇 ° 何處的目的地暫存器編號404。 該指令碼之特徵處為具 有表不/歲异寬度的演算寬度401 131931.doc 19 200915883

算，輸出結果。 本發明之助憶必須描述資料寬度，藉此產生指令碼 要性。於藉由操作碼 5述。例如，於使8位 亦即16演算進行並列 中，並無必須描述演算寬度4〇丨之必要性 400界定唯一性之情形時則無須進行描述 元之加法指令以演算寬度16位元組，亦即 之If形時，設想藉由描述成add8.wi6來表現。 圖8係搭載有圖6之演算單元15〇之處理器之概略圖。基 本而言由於設想藉由演算單元15〇内部之資料校準器丨〇3來 變更資料之排列順序，因此演算單元15〇以外之構造與普 通處理器之構造並無區別。 經演算之結果藉由儲存指令等輸出時，將臨時發送至資 料冋速緩衝記憶體1 52，或經由内部匯流排丨55、記憶體 I/F153而由外部記憶體來保持。 又，亦可經由内部匯流排155，進行視訊或音訊等於低 速元件等與作為介面之I/O 154等間之交換處理。 圖9係實現資料校準器1〇3之方法之一。表示外部記憶體 160為64位元寬度，内部暫存器1〇〇為8〇位元寬度之情形。 藉由來自指令解碼器之指令，位元組致能控制部203 產生位址信號。藉由該位址信號，界定外部記憶體16〇之 位址。將自外部記憶體16〇中讀出之資料寫入至内部暫存 131931.doc •20- 200915883 器1 00時，產生作為寫入時序之致能信號。藉由位址之低 位位元’ α第—次之外部記憶㈣G之讀4，可判別能夠 對内部暫存器100寫入之位置。 亦即，取得校準之外部記憶體上之資料線1000，可藉由 位兀組致能控制部203，而對内部暫存器資料1100寫入所 有資料。 於下一週期中，自外部記憶體160之資料線1001讀出内

部暫存器資料1100之其餘資料，並藉由位元組致能控制部 2〇3產生位兀組致能信號31〇，對内部暫存器資料I〗⑻進行 寫入0 此時，自外部記憶體所讀出之資料之中，未對内部暫存 器100寫入之資料則可藉由臨時保持等，而於下一存取中 使用，藉此削減讀出週期（如何進行一次保持，圖9中尚不 明確）。 圖10表示進行兩线波處理作為圖像處理之情形時之資 料流程。於本圖中，使用14位元組之資料進行6抽頭遽波 處理，縱、橫、傾斜方向均產生9位元組之半個像素資 料。其後，進而亦使用該9位元組資料進行2抽頭遽波處 理，結果產生8位元組之四分之一像素資料。

否資料導入至 ’因此使SIMD 首先，將14位元組寬度資料5〇〇之中適當 SIMD演算器102。此時需要9位元組之結果 演算器之8個演算器2〇1進行動作。

入， 進行6抽頭FIR濾波處理，而以6個週期進行資料之導 每個週期錯開1位元組對81]^〇演算器1〇2導入資料。 131931.doc 200915883 因此，需要9位元組+6抽頭—1之位元組數，必須導入之位 元組數為14位元組。 可藉由移位暫存器200而以丨位元組為單位，將經錯開之 資料導入至SIMD演算器102，6個週期後獲得9位元組之演 算、。果該，寅算結果臨時寫回至内部暫存器1〇〇，於下一 a 頁濾波中再次使用。此時，當内部暫存器⑽之資料寬 度並非9位元組之情形時，9位元組以外之部分可為任何

為了進行下一 2抽頭遽波處理而將保存於内部暫存象 二〇中之9位元組資料導入至演算器201。此時，使8個演| :2〇1進行動作。& 了進行2抽頭濾波處理，而於第-週其 :最前面之8位元組’並於下一週期導入已移位“… =料。於2個週期之處理結束之時刻，可獲"位元心 ’將該演算結果202寫回至内部暫存器ι〇〇，藉此， 由頭遽波之處理後，可實現2抽頭濾波處理。 圖麻元組寬度定義㈣暫存㈣。之情形時 資料=寬度之資料之儲存方法。通常結合14位元組之 度相^内部暫存料寬度，但當最大寬 又相對於所有處理而言使 内部鲂卢。使用_人數極少之情形時，為了削減 暫存”…〇〇之電路規模而可藉由儲存於全部之複數個 量為n於該情形時讀取谭數 資料1300與1301，構成像 使用暫存器2與暫存器3之 於暫存器0與暫存器丨中保存有 素資料1之14位元組。同樣地， 13I931.doc -22· 200915883 資料1302與資料1303構成像素資料2之14位元組。於使用 時’例如’指定暫存器4作為來源，描述資料寬度14與助 憶碼（mnemonic code) ’藉此可將暫存器4與暫存器5之資料 導入至移位暫存器200中。 圖12表示於10位元組寬度之内部暫存器100中儲存14位 元組寬度之資料之情形時使用演算器之濾波處理。 利用圖像壓縮技術，進行6抽頭濾波處理之後，進行2抽 頭濾波處理之情形時，自14像素產生9像素圖像，進而藉

由2抽頭濾波處理產生8像素圖像。於如此處理之情形時， 必須於内部暫存器100中保持14像素之相應資料，第一條 線之14像素圖像資料，高位1〇位元組保存於暫存器〇中 作為資料1300，低位4位元組保存於暫存器丨中作為資料 削。該等資料導人至SIMD演算器⑽中，並由移位暫存 器擔進行成形。橫向之6抽頭遽波處理，根據⑷象素資料 之最初之6像素求出。因此，可利用移位暫存H2G0於各週 期中以1位元組為單位將該等資料導人至演算H2G1中而长 出。6個週期後所輪出之演算結果2〇2,寫回至内部暫存器 100中，並導入至下—濾波處理。 ° 根據以上之構成 資料寬度之情形時 100與該資料寬度— (第二實施形態） ，即使於演算處理需要並非2之乘幂之 ，亦可藉由使演算器201及内部暫存器 致來提高處理性能。 131931.doc -23- 200915883 與第一實施形態之演算單元不同之處在於，將移動向量 暫存器104更換為移動向量暫存器17〇，進行設想之移動向 置之處理，以自匯流排I/F進行寫入，以及將索引產生器 105變更為索引產生器171。 實際上H.264中，移動向量對丨個區塊之處理圖案僅限於 40至50左右之處理。

因此，預先將該處理圖案（移動向量）作為資料全部寫入 至移動向量暫存器Π0中。而且，移動向量判定器1〇6可自 該移動向量暫存器170中提取移動向f，由移動向量判定 器106設定能夠進行適當處理之内部暫存器1〇〇之位址，並 將其設定於SIMD演算器102之移位暫存器2〇〇中。 以下’對寫入移動向量暫存器17〇後之動作進行詳細敍 述。 為了藉由指令解碼器1〇1對内部暫存器1〇〇進行存取，而 藉由移動向量選擇信號304自移動向量暫存器17〇中選擇適 當資料(移動向量305)，移動向量判定器1〇6參考適當移動 又，藉由自指令解碼器101所輸出之移動向量判定器控 制信號’變更使用所參考之移動向量3G5之内部演算^ 式。例如若為2階段濾波處理時，則用於變更第 凡盥 第二階段之移動向量305之處理方式。 又” 將藉由移動向量判定器_界定之偏移值、與基本索引 編號300相加’選擇對刪演算器ι〇2輸 二 303。移位暫w接㈣選擇之資料。錢，進 131931.doc -24- 200915883 指令解碼器101輸出演算控制信號3〇1，並對s刪演算器 102之演算器201通知演算之種類。 又’藉由利用移動向量判定器⑽而輸出至移位暫存器 罵中之控制信I線309,進行來自移位暫存器2〇〇之輸出 資料之加權，而演算器2〇1使用其進行演算處理。 對演算器201發送移位暫存器細之資料，此時演算器 2〇1之安裝數結合演算指令所需之資料寬度進行安裝。= 即’若演算結果需要9個，則演算器2〇1之安褒數亦為9 個。該演算器之安裝數，若安裝最大數則可能導致電路規 模增大，因此亦可考慮必要性能，削減安裝數。

如此，即使藉由演算器201演算之寫回資料3〇2為並非2 之乘冪之位元組數，只要係内部暫存器1〇〇之資料寬度以 下’則寫回資料302亦可於1個週期中寫入。 X 以上，根據實施形態對由本發明者開發之發明進行了具 體說明，但勿庸置疑本發明並非限定於上述實施形態，可 於不脫離其精神範圍内進行各種變更。 [產業上之可利用性] 本發明可有效用於進行需要複數次濾波處理之資料處理 時。本說明書中列舉H.264AVC等圖像解碼、編碼為例， 但並非限定於此，亦可適用於聲音等處理。 【圖式簡單說明】 圖！係用以說明6抽頭FIR渡波處理及2抽頭據波處理之概 念圖。 圖2係用以說明本發明之橫向6抽頭FIR濾波處理之概念 131931.doc -25- 200915883 圖 圖 圖3係用以說明本發明之縱向6抽頭FIR濾波處理之概念 之 圖4係用以說明本發明之傾斜方向6抽頭FIR濾波處理 概念圖。 圖5係用以說明本發明之2抽頭濾波處理之概念圖。 圖6係表示本發明第一實施形態之演算單元之資料流程 之概念圖。 w 施形態之演算單元之指令 圖7係表示對於本發明第一實 碼之構成的構成圖。 的 圖8係表示使用著本發明之演算單元之處理器之構成 構成圖® 圖9係表示本發明 資料排列的圖。 之次鼻單元中所包含之資料校準器之

FIR ϋ 圖10係表示本發明第一實施形態之演算單元之6抽頭 濾波處理及2抽頭濾波處理之流程之圖。 圖11係表示設想内部暫存器為1G位核寬度時本發明第 -實施形態之演算單元儲存14位元組資料之情形的資料儲 存方法之概念圖。 圖12係表示將圖1丨之資料導入至本 十《 λ乐實施形態之 演算單元中之方法的圖。 圖13係表示本發明第二實施形態之演茸 、异早凡之資料流程 之概念圖。 【主要元件符號說明】 131931.doc -26- 200915883 100 内部暫存器 101 指令解碼器 102 SIMD演算器 103 資料校準器 104 移動向量暫存器 105 索引產生器 150 演算單元 151 指令高速緩衝記憶體 Γ; 152 資料高速緩衝記憶體 153 記憶體I/F 154 I/O 155 内部匯流排 200 移位暫存器 201 演算器 202 演算結果暫存器 400 操作碼 U 401 演算寬度 402 第一來源暫存器編號 403 第二來源暫存器編號 404 目的地暫存器編號 131931.doc -27-

Claims (1)

1. 200915883 十、申請專利範圍： 1· -種演算單元，其包括8細演算器及指令解碼器，上述 =MD演算器包括複數個能夠執行第一演算處理及第二演 算處理之决算器’上述第一演算處理係於第一週期中進 行-個特定處理’上述第二演算處理係於與上述第一週 期Μ之第二週期中進行其它特定處理；其特徵在於： 根據經導入之指今棋，μ、+、人Α • 、 7碼上述指令解碼器能夠界定上述 複數個演算器中進行動作之個數。 I 2.如清求項】之演算單元，其中上述§_演算器進而包括 移位暫存器； =經導入之指令瑪，上述指令解碼器對 存Is導入資料。 B 引產生器員2之次算單^ ’其中進而包括内部暫存器與索 =自：述指令解碼器之輸入而輸出上述内部暫存 參照上述位址將上述内部暫存器之資料導人 .，至上述移位暫存器中。 4. 如請求項3之演算單元，其中 上述第一週期包含特 述第-週期中輸出第—演it:脈週期，並於每-個上 各時脈週期結束後，將上於上述第一週期中之 5. 如請求項4之演算翠元；7位暫存器中之資料移位。 6如^述第—演算結果儲存於上述内部暫存器十。 6. 如請求項5之演算單元，其巾 I臀存W 131931.doc 200915883 述第二週期= = 時脈週期’並於每-個上 各時脈週期結束後，：:：果’於上述第二週期中之 7.如請求f上述移位暫存器中之資料移位。 月衣項6之演算單元，其中 將上述第二演算於 8·如請求項7之演算單：，其7上述内部暫存器中。 資^述第二演算處理中導人上述第—演算結果作為上述 9. 器、置，其包括：移位暫存器、SIMD演算 ,θ ^暫存器、索引產生器、以及移動 向篁暫存器，且上述SIM 勁 一 —μ /秀算盗包括複數個能夠執行第 决异處理及第二演算處理之演算 理係於第一週期中推一, 、异處 理… 進仃一個特定處理，上述第二演算處 理係於與上述第一週一 不冋之第二週期中進行其它特定 處理，其特徵在於： 4據丄導入之柏令碼，上述指令解碼器界定上述複數 個演算器之中進行動作之個數； 根據經導入之指合旗_，L & ^ 上述才曰令解碼器將移動向量資 料儲存且輸出至上述移動向量暫存器中； 、 “、、上述^ 7解碼器之輸出及上述移動向量資料，上 述索引產生器輸出上述内部暫存器之位址，並參照上述 位址將上述内部暫存器之資料導入至上述移位暫存器 中，由上述SIMD演算器進行演算。 Π).-種圖像濾、波裝置’其包括：移位暫存器、simd演算 131931.doc 200915883 :馬ΓΓ㈣'動向量資料之移動向量暫存器、指令 写勺括暫“、以及索51產生11 ’上述SIMD演算 二包=個能夠執行第一演算處理及第二演算處理之 I L —演算處理係於第—週期中進行-個特 定處理，上述第二演算虚# 仃個特 η— 處係於週期不同之第二週期令 進仃其匕特定處理；其特徵在於： 根據經導入之指合石民，ρ ,+、Α 個令笪哭“令解碼器界定上述複數 個决异器中進行動作之個數； |数 根據來自上述指令解碼器之輸出， 器將適#的移動向量資料輸出至上述索引產^中暫存 述mr令解碼器之輸出及上述移動向量資料，上 :索引產生讀出上述内部暫存器之位址，並參照上述 位址將上述内部暫存器之資 中，由上述S軸寅算器進行演算導入至上述移位暫存器 U.如請求項1之演算單元’其中包含保持有移動向量之移 動向量暫存器，且包括進行第—$之移 理時，可解讀指令之解碼器：t ^第一演算處 θ 。 述指令可選擇由指令碼 知疋之移動向1暫存器。 12.如請求項U之演算單元’其中包括解讀指令之解碼器， 上述指令根據經選擇之移動向量暫存器所輸出之移 量，變更進行第一演算處理或第二演算處理之垂㈣ 波，抑或是進行水平濾波之處理方法。 直濾 131931.doc