WO2005109205A1

WO2005109205A1 - 矩形領域に対するバーストメモリアクセス方法

Info

Publication number: WO2005109205A1
Application number: PCT/JP2005/004966
Authority: WO
Inventors: Takaharu Tanaka; Tetsuji Mochida; Nobuyuki Ichiguchi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2005-11-17
Also published as: EP1736883A1; US7852343B2; KR20060123632A; JPWO2005109205A1; US20070208919A1; EP1736883A4; CN1942870B; CN1942870A

Abstract

　本発明の情報処理装置は、連続するカラムアドレスのデータをバースト転送するバーストモードを有するＤＲＡＭであるメモリ１と、アクセス要求を発行するマスタ１３～１５、各マスタから発行されたアクセス要求に含まれるアクセスアドレスを変換するコマンド処理部１１とを備え、少なくとも一つのマスタは、Ｍ×Ｎ（ＭおよびＮは整数）の矩形領域をアクセスし、前記コマンド処理部１１は、第Ｌ（Ｌは整数）ラインのＫ＋ｍ（Ｋおよびｍは整数でｍ≦Ｍ）カラム目のデータと第Ｌ＋ｎ（Ｌおよびｎは整数でｎ≦Ｎ）ラインのＫカラム目のデータとが連続するカラムアドレスになるようにアドレスを変換する。

Description

明細書

矩形領域に対するバーストメモリアクセス方法

技術分野

[0001] 本発明は、連続するカラムアドレスのデータをバースト転送するバーストモードを有し画像データを記憶する DRAMから、画像データ中の矩形領域を読み出して処理する情報処理装置およびデータアクセス方法に関する。

背景技術

[0002] 近年、システム LSIでは複数の機能が搭載される力システムコストダウンの観点から、 DRAMを例えばユニファイドメモリのような形態で使用することも多ぐ単一の DR AMに対して多種多様な DRAMアクセス要求がなされることが多くなつている。

[0003] また、メディア処理等の複数の機能が搭載されるシステム LSIは高いバンド幅を要求するので、ますます DRAMの高速ィ匕を必要としている。これに応じて、各メモリメ一力は DRAMの高速化にしのぎを削っている。

[0004] しかしながら、 DRAMのメモリセル自体の動作周波数は以前と変わらないため、システム LSIから見た場合、 DRAMへの最小アクセスサイズがどんどん大きくなつている。このため、バースト長に相当する長いデータを転送する場合は問題ないが、短いデータを転送する場合には、不要なデータの転送量が大きくなり、実効バンド幅が下力 ¾という問題がある。例えば、メディア処理の場合、ビデオデコードで必要な動き補償処理の実効バンド幅低下が問題となるが、従来はこれを許容するような高コストの

DRAMを使用することで回避して!/、る。

[0005] また、実効バンド幅を向上させるため例えば特許文献 1に開示された画像処理装置は、フレームデータを記憶するフレームメモリから、フレームデータ中の 1スライス分を保持するキャッシュメモリを備えることによって、実行バンド幅の改善を図っている。特許文献 1：特開 2000-175201号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 従来は、動き補償処理では参照画像のアクセスが矩形単位のアクセス、つまり横方向のデータ長が短いアクセスであるのに対し、動き補償処理でアクセスする単位をライン単位でアクセスしているために、不要なデータ転送量が大きぐ実効バンド幅が下がるという課題がある。すなわち、前述したように DRAMへの最小アクセスサイズ力 Sどんどん大きくなつて、るため、ライン方向にバースト長よりも短、データを転送をする場合に、不要なデータ転送量が大きぐ実効バンド幅が下がるという課題がある。

[0007] また従来、 DRAMの物理アドレスと画像データの論理アドレスとの間のアドレスマツビングは、ライン方向アクセスに対してバースト長を力せぎたいために、ライン方向にカラムアドレスが連続するようにマッピングされている。このために、動き補償処理のようなライン方向にバースト長よりも短いデータに対するアクセスでは、不要なデータ転送量が大きくなり、実効バンド幅が下がるという課題がある。

[0008] さらに、スライス単位にデータをキャッシュするキャッシュメモリを用いても、動き補償処理のようにスライスの範囲を超える矩形領域のアクセスに対しては実効バンド幅を向上できな!/、と!、う課題がある。

[0009] 本発明は、上記課題を解決するものであり、動き補償処理のようにアクセスが矩形単位である場合でも、不要なデータの転送量を削減し、実効バンド幅を改善した情報処理装置およびデータアクセス方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010] 上記目的を達成するため本発明の情報処理装置は、連続するカラムアドレスのデータをバースト転送するバーストモードを有する DRAMと、アクセス要求を発行する一つ以上のデータ処理手段と、データ処理手段から発行されたアクセス要求に含まれるアクセスアドレスを変換するアドレス変換手段とを備え、前記データ処理手段のうち少なくとも一つのデータ処理手段は、前記画像データ中の M X N (Mおよび Nは整数)の矩形領域をアクセスし、前記アドレス変換手段は、第 L (Lは整数)ラインの K+ m (Kおよび mは整数で m≤M)カラム目のデータと第 L+n(Lおよび nは整数で n≤ N)ラインの Kカラム目のデータとが連続するカラムアドレスになるようにアドレスを変換する。

[0011] この構成によれば、矩形アクセスのような短いバースト長のアクセスに対して、無効な転送量を削減でき、実効バンド幅を向上させるという効果がある。 [0012] ここで、前記 DRAMの一部または全ての領域は、前記画像データを蓄積するフレームメモリであり、前記矩形領域は、前記画像データ中の Mピクセル X Nライン (Mおよび Nは整数)であり、前記データ処理手段は、動き補償または動き検出を行う構成でもよい。

[0013] ここで η= 2η'であってもよい。

この構成によれば、フィールド予測のアクセスに対して、不要な転送量を削減でき、実効バンド幅を向上させるという効果がある。

[0014] ここで、前記データ処理手段のうち他の一つのデータ処理手段は、前記画像データをライン単位にアクセスし、 2ηライン全てのデータを連続して読み出す構成でもよい。

[0015] この構成によれば、上記のアドレス変換手段のよりマッピングされる DRAMに対してライン単位でアクセスするデータ処理手段にとっても無効な転送量を削減でき、実効バンド幅を向上させるという効果がある。

[0016] ここで、前記データ処理手段は、入力されたストリームを少なくとも 2マクロブロック以上の単位で動き補償によって復号し、前記 DRAMは、前記データ処理手段により復号された画像データを格納し、前記情報処理装置は、さらに、前記 DRAMよりも小さ V、記憶容量と高速なアクセス速度を有するメモリと、前記 DRAMから前記メモリへデータを転送するデータ転送手段とを備え、前記データ処理手段は、前記第 DRAM に格納された画像データを参照データとしてアクセスするようにしてもょ、。

[0017] ここで、前記 DRAMに格納された画像データは、矩形領域のサイズよりも大き！/ヽ分割領域に分割され、前記データ転送手段は、前記データ処理手段からのアクセス要求に基づ 1ヽて、前記 DRAMからメモリに前記分割領域単位にデータを転送するようにしてもよい。

[0018] ここで、前記データ転送手段は、前記分割領域のサイズを保持するレジスタを有する構成としてちよい。

[0019] 複数の矩形領域を同時に転送することが可能となるため、無効な転送量を削減でき、実効バンド幅を向上させる効果がある。

[0020] ここで、前記データ転送手段は、前記データ処理手段から予め決められた n個の読み出し要求が出力されたとき、前記 DRAM力も前記メモリへデータを転送するようにしてちよい。

[0021] ここで、前記データ転送手段は、前記分割領域のサイズと前記 nとを保持するレジスタを有する構成としてもょ、。

[0022] ここで、前記データ転送手段は、前記データ処理手段からのアクセス要求が隣接または重なる矩形領域を要求する場合は、当該矩形領域全てを含む分割領域を、前記 DRAMから前記メモリへ転送するようにしてもょ、。

[0023] ここで、前記データ処理手段は、入力されたストリーム力複数のマクロブロックに対応する複数の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、入力されたストリームをマクロブロック単位で復号し、復号結果を前記 DRAMに格納する復号手段とを備え、

前記複数の動きベクトルに基づ、て、前記 DRAMへアクセスするアドレスが連続になるようにマクロブロックの復号ィ匕の順番を入れ替えるようにしてもょ、。

[0024] また、本発明のデータアクセス方法は、連続するカラムアドレスのデータをバースト転送するバーストモードを有し画像データを記憶する DRAMから、前記画像データ中の Mピクセル X Nラインからなる矩形領域をアクセスするデータアクセス方法であつて、前記矩形領域のアクセス要求を入力する入力ステップと、アクセス手段力も発行されたアクセス要求に含まれる前記アクセスアドレスを変換するアドレス変換ステツプとを有し、前記アドレス変換ステップにおいて、第 L (Lは整数)ラインの K+m (Kは整数で m≤M)カラム目のデータと第 L+n (Lは整数 n≤N)ラインの Kカラム目のデータとが連続するカラムアドレスになるようにアドレスを変換する。

発明の効果

[0025] 以上のように、本発明の情報処理装置およびデータアクセス方法によれば、矩形ァクセスのようなバースト長よりも短、データのアクセスに対して、無効な転送量を削減でき、実効バンド幅を向上させる効果がある。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]図 1は本発明の実施の形態 1による情報処理装置の構成図である。

[図 2]図 2はコマンド処理部の構成図である。 [図 3]図 3は従来のアドレス変換のマッピング例を示す図である。

[図 4]図 4はアドレス変換部のマッピング例を示す図である。

[図 5]図 5はアドレス変換部のアドレス変換例を示す図である。

[図 6]図 6はアドレス変換部のマッピング例を示す図である。

[図 7]図 7 (a)矩形単位にアクセスするためのマッピング例を、図 7 (b)はライン単位にモリアクセスを要求するマスタのアクセス順番例を、図 7 (c)はライン単位にモリアクセスを要求するマスタのアクセス順番例を示す図である。

[図 8]図 8は本発明の実施の形態 2による情報処理装置の構成図である。

[図 9]図 9はデータ転送部の転送領域例を示す図である。

[図 10]図 10はデータ転送部の転送領域例を示す図である。

[図 11]図 11はデータ転送部の転送領域例を示す図である。

[図 12]図 12は復号ィ匕装置のタイミングチャートを示す図である。

符号の説明

[0027] 1、 3 メモリ

2、 2a 情報処理装置

4 データ転送部

10 メモリインターフェイス

11 コマンド処理部

12 データ処理部

13— 15 メモリアクセス要求マスタ

20 コマンド用バス

21 データ用バス

100 アドレス変換部

201 復号化装置

202 動きベクトル検出部

203 復号部

発明を実施するための最良の形態

[0028] 以下、本発明の実施形態における情報処理装置について図面に基づいて詳細に説明する。

[0029] (実施の形態 1)

図 1は本発明の実施の形態 1における情報処理装置の構成を示すブロック図である。この情報処理装置 2は、外部のメモリ 1に接続されるメモリインターフェース 10、コマンド処理部 11、データ処理部 12、マスタ 13— 15を備える。例えば、マスタ 13はストリームの復号処理において矩形領域単位でメモリ 1をアクセスし、マスタ 14は復号画像を外部出力するためにライン単位でメモリ 1をアクセスする。

[0030] 同図にお!/、て、メモリ 1は連続するカラムアドレスのデータをバースト転送するバーストモードを有する DRAMであり、画像データを記憶する。

[0031] 複数のマスタ 13— 15は共通のコマンド用バス 20およびデータ用バス 21に接続され、メモリアクセス要求としてのコマンドをコマンド処理部 11に出力し、データをデータ処理部 12に入出力する。複数のマスタ 13— 15からのコマンドは優先順位によりシリアライズされ、メモリインターフェイス 10を経由し、メモリ 1へ送られる。ライトの場合は、ライトデータがコマンドと同期してメモリインターフェイス 10を経由し、メモリ 1へ送られる。リードデータの場合は、コマンドカモリ 1で受け付けられた後、しかるべき時間経った後、メモリインターフェイス 10を経由で、データ処理部 12に返される。その後、データ用バス 21を経由し、マスタ 13、 14, 15の 1つに返される。

[0032] コマンド処理部 11は、図 2に示すように、アドレス変換部 100を有し、論理アドレスを物理アドレスに変換する機能を持っている。具体的には、画像データ中の Mピクセル X Nライン (Mおよび Nは整数)の矩形領域がアクセスされる場合に、アドレス変換部 100は、第 L (Lは整数）ラインの K+m (Kおよび mは整数で m≤M)カラム目のデータと第 L+n(Lおよび nは整数で n≤N)ラインの Kカラム目のデータとが連続するカラムアドレスになるようにアドレスを変換する。図 3は、従来のアドレス変換で行っていたマッピング例であり、 DRAMの最小アクセスサイズを 4バーストとした場合、（K+ 1)力ラム目の一部と (K+ 2)カラム目および (K+ 3)カラム目の全てのデータは無効データとなり、実効バンド幅が低下する。一方、図 4は、 m= 2、 n= lの場合のアドレス変換部 100で行うマッピング例だ力 (K+ 1)カラム目と (K+ 2)カラム目のアドレスを連続させることによって、無駄転送は、（K+ 1)カラム目の一部のデータと (K+ 2)カラム目の一部のデータとなり、図 3に示す従来のマッピングに対して、実効バンド幅を向上させることが可能となる。図 5にアドレス変換部 100の論理—物理アドレス変換の一例を示す。

[0033] 図 6は m= 2、 n= 2の場合のアドレス変換部 100のマッピング例である。

図 6にお、て、 Lライン目、 L + 2ライン目、 L + 1ライン目、 L + 3ライン目と、う順番でアドレスが連続している。 DRAMの最小アクセスサイズを 4バーストとした場合、 1 回目のアクセスは Lライン目と L + 2ライン目をアクセスし、 2回目のアクセスは L+ 1ライン目と L+ 3ライン目をアクセスする。例えば、動き補償処理において、フィールド予測の場合、参照画像の参照先は、ラインを一つ飛ばしに行う。図 6のようなマッピングを行えば、動き補償処理を行う際、フィールド予測の場合も無効な転送量を減らし、実効バンド幅を向上させることが可能となる。また、フレーム予測の場合も、図 6の丸付き数字の 1、 2と、うアクセスを連続して行えば問題な！/、。

[0034] 図 7は、ライン単位でメモリアクセスするマスタ（例えばマスタ 14)によるアクセス順番を示したものである。上記のようなマッピング（同図（a)参照）を行った場合、 DRAM 上の同一領域を、矩形単位にメモリアクセスするマスタとライン単位にメモリアクセスするマスタとはメモリを共有することになる。

[0035] マスタ 14は、ライン単位に、例えば丸付き数字の 1、 3、 · · ·、 15、 2、 4、 6、 · · ·、 16と V、う順番でアクセスした、（同図（b)参照）のに対し、無効な別のラインのデータを取つてきてしまうかもしれない。これに対し、本実施の形態では、コマンド処理部 11およびデータ処理部 12が 4ライン分全てアクセスしてから（同図（c)参照）、ライン単位のメモリアクセス要求を行ったマスタの処理を開始すれば、前述したような不都合は解消される。例えば、復号ィ匕した結果に対してフィルタ処理を行う場合、フィルタ処理が 4 タップのフィルタであれば、 4ライン分同時に取る必要があるため、前述したようなァクセス方法をすれば、無効な転送量を削減でき、実効バンド幅を向上させることが可能となる。

[0036] (実施の形態 2)

図 8は本発明の実施の形態 2における情報処理装置の構成を示すブロック図である。この情報処理装置 2aは、メモリ 3と復号ィ匕装置 201とを備える。復号化装置 201 は、上記のコマンド処理部 11と、上記のデータ処理部 12と、外部から入力されるストリーム力複数のマクロブロックに対応する複数の動きベクトルを検出する動きべタトル検出部 202と、入力されたストリームをマクロブロック単位で復号し、復号結果を前記メモリ 1に格納する復号部 203とを備える。

[0037] 復号ィ匕装置 201はメモリ 1とメモリ 3の、ずれからもデータ転送が可能になって!/、る。メモリ 3の容量はメモリ 1より小さい。例えば、メモリ 1は DRAMで、メモリ 3はより高速な SRAMである。復号ィ匕部 203は、動き補償処理によりストリームを復号する。動き補償処理において、復号ィ匕部 203は、メモリ 1中の既に復号済の画像データを参照画像として矩形領域をメモリ 1から読み出す必要がある。この処理の時、データ転送部 4は、メモリ 1に格納されてヽる参照画像のうち必要なデータを矩形領域単位ではなく分割領域単位でメモリ 3へ転送する。図 9はデータ転送部 4により転送される分割領域例を示したものである。同図では便宜上 6 X 6個の分割領域を表している。図 9 の例は 6マクロブロック処理した時点での各マクロブロックで参照する参照画像の参照先を示したものである。従来技術では、マクロブロック単位で参照画像を取ってきていたため、数字の書いてある矩形領域そのものをその都度転送していた。本実施の形態では、数マクロブロック単位で処理を行い、予めメモリ 3より小さく矩形領域よりも大きなサイズで分割した分割領域に 1つ以上の参照画像が参照された場合に、データ転送部 4は当該分割領域を転送する。例えば、図 9において 1000、 1001、 100 2等を示した分割領域を転送する。 1002の場合は、予め分割した領域カモリ 3の半分の容量以下であれば 2矩形分同時に転送してもよい。また、 1000、 1001、 1002 のデータ転送順は問わない。なお、予め決めておく分割サイズはレジスタで変更できるようにしてもよい。そのレジスタは動的に変更しても構わない。一回で大きな矩形領域を取ってくることが可能となるため、無効転送領域が削減でき、実効バンド幅を向上させることが可會となる。

[0038] 図 10はデータ転送部 4の別の転送領域例を示したものである。データ転送部 4は、メモリ 3の容量以下の範囲で、予め設定された個数分参照された場合に転送を行う。なお、予め決めておく個数はデータ転送部 4内のレジスタ設定によって変更できるようにしてもよい。そのレジスタは動的に変更しても構わない。一回の転送で矩形領域よりも大きな分割領域を転送するため、複数回の転送による無効転送領域が削減でき、実効バンド幅を向上させることが可能となる。

[0039] 図 11はデータ転送部 4のさらに別の転送領域例を示したものである。データ転送部 4は、メモリ 3の容量以下の範囲で、参照画像のアドレスが連続する場合、または重なる場合のみ複数の参照画像を同時に転送する。一回で大きな矩形領域を取ってくることが可能となるため、無効転送領域が削減でき、実効バンド幅を向上させることが可能となる。

[0040] 図 12は復号ィ匕装置 201のタイミングチャートを示したものである。復号化処理として、図示するように大きく 4つの処理がある。そのうち、動きベクトル検出部 202は、 Pre Search処理として、入力されたストリームを解析し、予め複数マクロブロック分の複数の動きベクトルを検出する処理を行う。 PreSearch処理で、複数のマクロブロック分の動きベクトルを検出した後に、復号部 203は、検出された動きベクトルの値に基づいて、参照すべき矩形領域のアドレスが連続するように、マクロブロックの復号ィ匕の順番を入れ替え、その後の VLD (可変長符号復号化)、 IDCT (逆離散コサイン変換)、 MC (動き補償)処理をパイプライン的に行う。この場合、動き補償処理は流れてくるマクロブロックの順番に参照画像をメモリから取ってくる処理を行うが、予め参照画像のアドレスが連続するようにマクロブロックの順番を入れ替えているため、一回の分割領域の転送で、矩形領域を複数含むことになるため、無効転送領域が削減でき、実効バンド幅を向上させることが可能となる。

産業上の利用可能性

[0041] 本発明は、連続するカラムアドレスのデータをバースト転送するバーストモードを有し画像データを記憶する DRAMを備える情報処理装置に適しており、例えば圧縮符号ィ匕されたストリームを再生するネットワーク端末、 DTV (デジタルテレビ)動画の記録再生可能なデジタルカメラ、カメラ付き携帯電話機、 DVD録画 Z再生機、 PDA,パ一ソナルコンピュータ等に適して、る。

Claims

請求の範囲

[1] 連続するカラムアドレスのデータをバースト転送するバーストモードを有する DRA Mと、

アクセス要求を発行する一つ以上のデータ処理手段と、

データ処理手段力発行されたアクセス要求に含まれるアクセスアドレスを変換するアドレス変換手段と

を備え、

前記データ処理手段のうち少なくとも一つのデータ処理手段は、 M X N (Mおよび Nは整数)の矩形領域をアクセスし、

前記アドレス変換手段は、第 L (Lは整数)ラインの K+m (Kおよび mは整数で m≤ M)カラム目のデータと第 L+n (Lおよび nは整数で n≤N)ラインの Kカラム目のデータとが連続するカラムアドレスになるようにアドレスを変換する

ことを特徴とする情報処理装置。

[2] 前記 DRAMの一部または全ての領域は、前記画像データを蓄積するフレームメモリであり、前記矩形領域は、前記画像データ中の Mピクセル X Nライン (Mおよび Nは整数)であり、前記データ処理手段は、動き補償または動き検出を行う

ことを特徴とする請求項 1記載の情報処理装置。

[3] η= 2η (η'は整数)であることを特徴とする請求項 2記載の情報処理装置。

[4] 前記データ処理手段のうち他の一つのデータ処理手段は、前記画像データをライン単位にアクセスし、 2ηライン全てのデータを連続して読み出す

ことを特徴とする請求項 2記載の情報処理装置。

[5] 前記データ処理手段は、入力されたストリームを少なくとも 2マクロブロック以上の単位で動き補償によって復号し、

前記 DRAMは、前記データ処理手段により復号された画像データを格納し、前記情報処理装置は、さらに、前記 DRAMよりも小さい記憶容量と高速なアクセス速度を有するメモリと、前記 DRAM力前記メモリへデータを転送するデータ転送手段とを備え、

前記データ処理手段は、前記第 DRAMに格納された画像データを参照データとしてアクセスする

ことを特徴とする請求項 2記載の情報処理装置。

[6] 前記 DRAMに格納された画像データは前記矩形領域のサイズよりも大きヽ分割領域に分割され、

前記データ転送手段は、前記データ処理手段からのアクセス要求に基づいて、前記 DRAMからメモリに前記分割領域単位にデータを転送する

ことを特徴とする請求項 5記載の情報処理装置。

[7] 前記データ転送手段は、前記分割領域のサイズを保持するレジスタを有することを特徴とする請求項 6記載の情報処理装置。

[8] 前記データ転送手段は、前記データ処理手段手段から予め決められた n個の読み出し要求が出力されたとき、前記 DRAM力も前記メモリへデータを転送することを特徴とする請求項 5記載の情報処理装置。

[9] 前記データ転送手段は、前記分割領域のサイズと前記 nとを保持するレジスタを有することを特徴とする請求項 8記載の情報処理装置。

[10] 前記データ転送手段は、前記データ処理手段力のアクセス要求が隣接または重なる矩形領域を要求する場合は、当該矩形領域全てを含む分割領域を、前記 DRA Mから前記メモリへ転送することを特徴とする請求項 5記載の情報処理装置。

[11] 前記データ処理手段は、

入力されたストリーム力複数のマクロブロックに対応する複数の動きベクトルを検出検出する動きベクトル検出手段と、

入力されたストリームをマクロブロック単位で復号し、復号結果を前記 DRAMに格納する復号手段とを備え、

前記複数の動きベクトルに基づ、て、前記 DRAMへアクセスするアドレスが連続になるようにマクロブロックの復号ィ匕の順番を入れ替える

ことを特徴とする請求項 6記載の情報処理装置。

[12] 連続するカラムアドレスのデータをバースト転送するバーストモードを有し画像データを記憶する DRAMから、前記画像データ中の Mピクセル X Nライン力なる矩形領域をアクセスするデータアクセス方法であって、前記矩形領域のアクセス要求を入力する入力ステップと、

アクセス手段力発行されたアクセス要求に含まれる前記アクセスアドレスを変換するアドレス変換ステップと

を有し、

前記アドレス変換ステップにおいて、第 L (Lは整数)ラインの K+m (Kは整数で m ≤ M)カラム目のデータと第 L+n (Lは整数 n≤N)ラインの Kカラム目のデータとが連続するカラムアドレスになるようにアドレスを変換する

ことを特徴とするデータアクセス方法。