面向视频编码应用的ddr控制器设计

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1、隶。轫大·粤硕士学位论文万方数据面向视频编码应用的DDR控制器设计万方数据DesignofDDRControllerforVideoEncodingApplicationsAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLUShufangSupervisedbyYANGJunSchoolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniversityJune2014万方数据东南大学学位

2、论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：瑶垒杰日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的

3、内容相一致。除在保密期内的保密论文夕}，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。日期：罂￡妊占!碰万方数据摘要随着多媒体技术的发展，H．264视频编码在人们的日常生活中得到了越来越广泛的应用。然而，H．264编码需要对外部存储单元进行很大数据量的读写访问，访存成了H．264视频实时编码的瓶颈，本课题的目标是针对1280x720分辨率的H．264视频编码需求，设计一个支持30fps编码的高性能存储控制器。论文首先评估了不

4、同DRAM存储器的性能、功耗、成本和易用性，决定选择DDRSDRAM控制器作为设计目标，然后介绍了DDRSDRAM的原理和通用DDRSDRAM控制器的结构，分析了H．264编码访存操作的数据带宽需求和读写效率。H．264编码的访存瓶颈在于参考帧数据和当前帧数据的读取操作，论文针对这两种访存情况提出了相应的优化方法。针对读取参考帧数据量大并具有重复性的问题，采用参考帧预取的方法，设计了基于宏块行的缓冲区，使得在垂直方向上能够最大程度地复用参考帧数据，避免重复从DDRSDRAM中读取数据，同时，采用分片编码的方式来减小参考帧缓冲区的大小。

5、针对当前帧数据读取效率低的问题，设计了当前帧预取缓冲区，配合DDRSDRAM的块传输特性，连续预读取多个宏块，减少从DDRSDRAM读取数据所花费的额外时钟周期，提高数据读取效率。论文在通用的DDRSDRAM控制器的基础上，集成了以上两个优化方案，设计了专门用于H．264编码的DDRSDRAM控制器。论文搭建了H．264编码的SoC仿真验证平台，实验结果表明，对于1280x720分辨率的视频编码，参考帧操作减少了75％，当前帧操作的访存效率达到了50％以上，访存操作所需的总时间减少了58．81％，所设计的DDRSDRAM控制器在时钟频

6、率为97MHz时，可满足30fps1280×720分辨率的视频编码需求。关键词：H．264编码；DDRSDRAM控制器；参考帧；读取效率；缓冲区万方数据AbstractWiththedevelopmentofmultimediatechnology,H．264videoencodinghasbeenmorewidelyusedinpeople’Sdailylife．However,alargeamountofdataaccesstotheexternalstorageunitisrequiredandthememoryaccessha

7、sbecomethebottleneckofH．264real-timevideoencoding．Thisthesisistodesignahighperformancememorycontrollerfor30fps1280x720resolutionH．264videoencoding．Performance，power,costandapplicationconvenienceofdifferentDRAMmemoriesareevaluatedandtheDDRSDRAMcontrollerischosen．Principl

8、eofDDRSDRAMandstructureofagenericDDRSDRAMcontrollerareintroduced．Thebandwidthrequirementandaccessefficiencyofa