异构多核系统中H.264编码优化研究与实现

"基于异构多核的H.264编码器研究与实现，通过ARM和FPGA构建的异构多核系统，采用共享内存和AXI总线的通信方法加速H.264视频编码，提高编码速度并增强系统的扩展性和灵活性。" 在当前的信息社会，随着大数据处理的需求急剧增长，传统的单核处理器和同构多核系统已经无法满足这些高性能计算的要求。因此，研究者们转向了异构多核架构，这种架构结合了不同类型的处理器，如ARM（Advanced RISC Machines）处理器和FPGA（Field-Programmable Gate Array）以实现更高效的计算能力。 H.264是一种广泛应用的视频编码算法，由于其高效率和良好的压缩比，在视频传输、存储和播放等领域占据主导地位。然而，H.264编码过程中的计算复杂度较高，对于实时性和性能有严格要求的应用场景，纯软件实现往往难以满足需求。因此，本研究旨在通过构建一个基于ARM和FPGA的异构多核系统，利用FPGA的并行处理能力和逻辑资源，对H.264编码算法进行硬件加速。 在该系统中，FPGA作为硬件加速器承载了编码过程中计算密集的部分，而ARM处理器则负责通用计算和系统管理。为了实现高效的数据交换，论文提出了一种基于共享内存和AXI（Advanced eXtensible Interface）总线的通信机制。AXI总线是一种广泛使用的片上互连协议，能提供高带宽和低延迟的通信，使得ARM和FPGA之间能快速传输大量编码数据。 实验结果显示，采用ARM-FPGA异构多核系统进行H.264编码，不仅显著提高了编码速度，而且系统具有良好的可扩展性和灵活性。这意味着可以根据不同的应用场景和性能需求，动态调整FPGA上的硬件加速模块，以优化整体编码性能。此外，通过在ARM上移植嵌入式Linux操作系统并开发相关驱动，进一步完善了系统的功能性和实用性。 这项研究展示了如何通过异构多核架构优化H.264编码性能，为视频编码领域的硬件加速提供了新的解决方案，同时也为其他大数据处理应用提供了借鉴。