运动补偿方法及装置、高速缓存替换方法及装置制造方法及图纸

一种高速缓存替换方法及装置、运动补偿方法及装置。所述高速缓存替换方法包括：计算运动向量的变化趋势；确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域；基于所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块。所述高速缓存替换方法及装置、运动补偿方法及装置能有效提高高速缓存的命中率，以达到减小访问外部存储器带宽的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理领域，特别涉及图像处理中运动补偿方法及装置、高 速緩存替换方法及装置。
技术介绍
运动估计与补偿技术经常被应用在视频处理中，特别是在各大标准组织 定义的视频解码器里都包含了运动补偿单元。在硬件实现时，运动补偿单元(Motion Compensation)占用了最多的存储器接口带宽，往往是整个解码系 统的设计并瓦颈。以符合H.264和AVS标准的3见频解码器为例，两者均支持1/4 亮度像素精度和1/8色度像素精度，所以当运动向量(MV)具有非整数部分 时，需要进行插值的参考块的大小都数倍于预测块的大小。举例来说，在H.264 的4x4预测模式下，为了得到4x4的预测块，最大需要9x9大小的参考块； 在AVS的8x8预测模式下，为了得到8x8的预测块，最大需要11x12或12x11 大小的参考块。为了计算一个非整数像素点，经常需要很多的整数点像素来进行插值， 而这些像素都存储在外部存储器中，运动补偿单元需要通过系统总线访问外 部存储器，取回所需数据。由于还有其他单元也要占用系统总线，所以运动 补偿单元先要向总线仲裁单元发出访问请求，待响应后才能访问外部存储器。 在完成预测后，运动补偿单元还要将计算得到的预测块写回外部存储器。由于预测时需要大量的参考数据，所以运动补偿单元会占用最长的系统 总线访问时间和最大的外部存储器带宽。例如，对于1920x1088分辨率的高 清视频，在H.264的4x4预测模式下，如果是最坏的情况，即假设每个预测6块都需要9x9大小的参考块，那么运动补偿单元的读写操作共需要占用系统 总线747MB/s的带宽，已经远远超出系统设计的承受能力。目前，为减小运动补偿单元占用的带宽， 一般在设计时采用带有高速緩 存的架构，如图l所示，该架构包括接收运动向量(MV)进行处理的运动补 偿单元1 (MC )以及高速緩存2 ( Cache )和外部存储器3。高速緩存2 ( Cache ) 作为运动补偿单元1的数据预取装置相对緩解了外部存储器3的访问压力。 但是，当高速緩存2的命中率不高时，仍然会产生较大的带宽消耗。因此， 问题的关键在于如何尽可能地提高高速緩存的命中率。
技术实现思路
本专利技术解决的是现有技术当高速缓存的命中率不高时，其作为运动补偿 单元的数据预取装置的作用仍不能较好发挥，从而不能较好达到緩解外部存 储器的访问压力的问题。为解决上述问题，本专利技术提供了一种高速緩存替换方法，包括计算运 动向量的变化趋势；确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域；基于所述 检索区域外緩存块信息选定高速緩存中被替换緩存块。可选地，确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域包括若运动向量的变化趋势未超过门限值，选用默认的替换策略检索区域；若运动向量的变化趋势超过门限值，根据所述变化趋势对于默认的替换 策略检索区域的边界进行调整。可选地，基于所述检索区域外緩存块信息选定高速緩存中被替换緩存块 包括搜索高速緩存中位于检索区域外的緩存块；若没有緩存块在检索区域以外，则选出检索区域边界上最久没有被访问的緩存块作为本次被替换緩存块；若仅选出 一个位于检索区域外的緩存块，将其作为本次被替换緩存块；若选出多个位于检索区域外的緩存块，选出最久没有被访问的緩存块作 为本次被替换緩存块。相应地，本专利技术还提供了一种包括上述高速緩存替换方法的运动补偿方法。相应地，本专利技术还提供了一种高速緩存替换装置，包括。 计算单元，计算运动向量的变化趋势；检索区域获得单元，确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域；緩存块选定单元，基于所述检索区域外緩存块信息选定高速緩存中被替 换緩存块。可选地，所述检索区域获得单元包括第一判断单元、选择单元、调整 单元，其中，第一判断单元，判断运动向量的变化趋势是否超过门限值，若运动向量 的变化趋势未超过门限值时，启动第一选择单元；若运动向量的变化趋势超 过门限值时，启动第一选择单元和调整单元；选择单元，选用默认的替换策略检索区域作为检索区域；调整单元，根据向量变化趋势对于默认的替换策略^r索区域的边界进行 调整。可选地，所述緩存块选定单元包括搜索单元、第二判断单元、第三判 断单元、第一緩存块选择单元、第二緩存块选择单元以及第三緩存块选择单 元，其中，搜索单元，搜索高速緩存中位于^r索区域外的緩存块；第二判断单元，判断是否有緩存块位于检索区域外，若有緩存块位于检索区域外，启动第三判断单元；若没有緩存块位于检索区域外，则启动第一 緩存块选择单元；第三判断单元，判断是否仅有一个緩存块位于检索区域外，若仅有一个 緩存块位于检索区域外，启动第二緩存块选择单元；若有多个緩存块位于检 索区域外，启动第三緩存块选择单元；第一緩存块选择单元，选择检索区域边界上最久没有被访问的緩存块作 为本次被替换緩存块；第二緩存块选择单元，选择检索区域外的緩存块，作为本次被替换緩存块；第三緩存块选择单元，选出多个位于检索区域外的緩存块中最久没有被 访问的緩存块作为本次被替换緩存块。相应地，本专利技术还提供了一种包括上述高速緩存替换装置的运动补偿装置。与现有技术相比，上述高速緩存替换方法及装置、运动补偿方法及装置 具有以下优点由于绝大多数视频在一个时间片段内运动都具有某个趋势， 例如物体平移，物体下坠等等，上述根据运动向量的变化趋势来调整检索区 域形状的方法正是在拟合视频内容运动的趋势，检索区域内的緩存块在下次 运动补偿中被用到的概率大于检索区域外的緩存块，因此检索区域内的緩存 块被替换的概率也应该低于区域外的緩存块，这将有效提高高速緩存的命中 率，以达到减小访问外部存储器带宽的目的。附图说明图1是现有技术运动补偿中高速緩存和运动补偿装置配合示意图； 图2是本专利技术运动补偿方法的实施例流程图； 图3是图2所示补偿方法中高速緩存分割示意图4是图2所示补偿方法中通过预测块及运动向量获得参考块地址和寸象 素区域大小的示意图5是图2所示补偿方法中获得所需8x8緩存块的示意图6是5 x 5检索模式下，默认替换策略获得检索区域示意图7是5x5检索模式下，高速緩存中没有緩存块在检索区域外时，筛选 緩存块示意图8至图15是5x5检索模式下，动态替换策略的检索区域对应于各种 向量变化趋势的变化示意图。具体实施例方式根据前述说明，采用高速緩存的目的就是希望下次计算需要用到的数据 (緩存块)能够在高速緩存里找到，这样就不需要去访问外部的存储器(外 部存储器的带宽远远小于内部存储器的带宽，如果频繁访问外部存储器可能 导致系统瓶颈)。因为视频的运动趋势在一段时间内会有连续性，本专利技术用检索区域的形 状拟合视频内容的变化趋势就是在预测下一次参考块位置，如果该参考块已 经在緩存中就不应该被替换掉。否则这次被覆盖掉，下次马上要从外部存储 器中去读取，这样緩存的命中率和数据复用率都会降低。基于此，本专利技术提供了一种高速緩存替换方法计算运动向量的变化趋 势；确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域；基于所述检索区域外緩存 块信息选定高速緩存中被替换緩存块。其中，确定与运动向量的变化趋势对应的4全索区域若运动向量的变化 趋势未超过门限值，选用默认的替换策略检索区域；若运动向量的变化趋势 超过门限值，根据所述变化趋势对于默认的替换策略检索区域的边界进行调 整。其中，基于所述检索区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速缓存替换方法，其特征在于，包括：　计算运动向量的变化趋势；　确定与运动向量的变化趋势对应的检索区域；　基于所述检索区域外缓存块信息选定高速缓存中被替换缓存块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨威，鲍海峰，
申请(专利权)人：华亚微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]