오디오 처리용 디지털 신호 처리 프로세서 주소 생성기 구조 설계와 C 컴파일러 개발
Design of Address Generation Unit of Audio DSP and C Compiler
- 발행기관 아주대학교 대학원
- 지도교수 선우명훈
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 2005. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 공학계열
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 논문에서는 오디오용 디지털 신호 처리 프로세서에서 주소 생성기의 구조를 제안하였다. 제안된 주소 생성기는 고속 푸리에 변환을 효율적으로 처리하기 위해 버터플라이의 입출력 데이터 주소 값들을 자동으로 계산하는 고속 푸리에 변환 주소 자동 생성기를 포함한다. 따라서 고속 푸리에 변환 주소 자동 생성기는 고속 푸리에 변환의 자동 주소 생성을 통해 변형 이산 여현 변환을 효율적으로 수행할 수 있다. 제안된 오디오용 디지털 신호 처리 프로세서는 보다 빠른 데이터 처리를 위해서 한 싸이클 안에 메모리로부터 4개의 특정 목적 레지스터에 옮길 수 있는 “LD4” 명령어와 역 변형 이산 여현 변환을 위한 “LDPRE” 명령어를 가지고 있으며 이들 오디오용 명령어 지원을 위한 특정 하드웨어를 가지고 있다. 또한 제안된 주소 생성기는 데이터 레지스터와 주소 레지스터가 구분되어 동시에 데이터 연산 및 주소 생성이 가능한 구조임에도 일반 데이터 레지스터의 값도 주소 레지스터에 로드될 수 있다. 이러한 특징은 오디오 알고리즘에서 데이터 연산기를 사용하여야만 하는 복잡한 주소 생성 시 유용하게 사용될 수 있다. 제안한 오디오 디지털 신호 처리 프로세서를 위한 주소 생성기는 Verilog HDL 언어로 구현하였으며 Synopsys^(？？)의 Design Compiler™를 사용하고 삼성의 0.18 표준 셀(standard-cell) 라이브러리를 이용하여 합성하였다. 전체 오디오 디지털 신호 처리 프로세서의 주소 생성기의 게이트 수는 약 28,942개이며 제안된 개선된 고속 푸리에 변환 자동 주소 생성기의 게이트 수는 약 1,523개이다. 이는 기존에 제안된 고속 푸리에 변환 자동 주소 생성기에 비해 73%의 면적 감소 효과를 갖는다. 오디오용 신호 처리 프로세서의 효율적인 개발과 응용을 위해서 CoWare^(？？) LISATek Processor Designer™를 사용하여 오디오용 신호처리 프로세서를 위한 어셈블러, 링커, 시뮬레이터, 디버거 등의 소프트웨어 툴을 개발하였고 효율적인 C 컴파일러의 개발을 위한 설계 방법을 논의한다.
more초록/요약
This paper presents an Address Generation Unit (AGU) for an audio DSP. The proposed AGU employs an enhanced FFT Address Generation Unit (FAGU) automatically calculating the butterfly input/output data addresses. The FFT is one of the key tasks for the modified Discrete Cosine Transform (MDCT) mostly used in various audio algorithms. The number of FFT computation cycles can be reduced by the proposed FAGU. The MDCT is the frequency transform based on the discrete cosine transform. Filter bank processing techniques based on the MDCT/IMDCT have been widely adopted in various audio codec standards. The inverse MDCT (IMDCT) is employed in MP3, Dolby AC-3, and AAC for audio decompression. The synthesis filter is the most intensive computing section of an audio decoder consisting of the IMDCT and the subband decoding sections. The IMDCT consists of pre-processing, IFFT, and post-processing. Therefore, the efficient implementation of the IFFT is very important for audio systems. The proposed AGU supports the “LD4” instruction that moves four data from the memory to the specified destination registers in a cycle. In addition, the value from the data bus can move to all address registers in the proposed AGU. This enables complicated address calculation using the DPU in audio algorithms. The proposed AGU has been synthesized using the SEC 0.18 μm standard cell library. The proposed FAGU has been implemented and the gate count is 1,523. The size decreases about 73% compared with the prior FAGU that we have previously proposed. The software tools, the assembler, the linker, the simulator and the debugger, have been developed using the CoWare^(？？) LISATek Processor Designer™ for the audio DSP and the C compiler development is in progress.
more목차
제목차례
국문요약
제목차례
그림차례
표차례
제 1 장 서론 = 1
제 2 장 오디오 알고리즘 분석 = 3
제 1 절. 오디오 알고리즘 = 3
제 2 절. 변형 여현 이산 변환과 고속 변형 이산 변환 = 15
제 3절. 고속 푸리에 변환 알고리즘 = 16
제 3 장 오디오 알고리즘을 위한 신호처리 프로세서의 주소 생성기 구조 설계 = 20
제 1 절. 오디오용 디지털 신호 처리 프로세서 주소 생성기 구조 = 20
제 2 절. load 관련 특정 명령어를 위한 하드웨어 = 23
제 3 절. 고속 푸리에 변환 자동 주소 생성기를 위한 주소 생성 = 25
제 4 절. 개선된 고속 푸리에 변환 주소 자동 생성기 구조 설계 = 30
제 4 장 CoWare^(？？) LISATek Compiler Designer™를 이용한 C 컴파일러 설계 = 32
제 1 절. CoWare^(？？) LISATek Processor Designer™와 C 컴파일러의 설계 = 32
제 2 절. 오디오용 디지털 신호 처리 프로세서를 위한 C 컴파일러의 설계 = 34
제 5 장 구현 및 성능 평가 = 40
제 6 장 결론 = 43
참고 문헌 = 44
Abstract = 46
