基于Xscale便携式视频终端硬件设备设计

文章摘要：3 基于Xscale的实现与优化Xscale核是采用ARMV5TE架构的处理器，是Intel公司的StrongARM的升级换代产品。它具有高性能、低功耗等特点，不过，它以核的形式作为ASSP（Application Specific Standard Productor）的构件。PXA270、PXA250和PXA210应用处理器就是作为便携设备而设计的ASSP。而采用Xscale核的第一个应用处理器是Intel的80200，作为I/O应用。图二是Xscale微结构的系统结构特征图。图 二 ：Xscale微结构的系统结构特征图Xscale核与StrongARM一样，仍采用ARM架构

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3        基于Xscale的实现与优化

Xscale核是采用ARMV5TE架构的处理器，是Intel公司的StrongARM的升级换代产品。它具有高性能、低功耗等特点，不过，它以核的形式作为ASSP（Application Specific Standard Productor）的构件。PXA270、PXA250和PXA210应用处理器就是作为便携设备而设计的ASSP。而采用Xscale核的第一个应用处理器是Intel的80200，作为I/O应用。图二是Xscale微结构的系统结构特征图。

图 二 ：Xscale微结构的系统结构特征图

Xscale核与StrongARM一样，仍采用ARM架构，因此，在处理器结构上与ARM处理器结构基本相同。并在流水线设计、DSP处理和指令设计中有很大改进。Xscale超级流水线由主流水线、存储器流水线和MAC流水线组成。

其中，主流水线由F1/F2、ID、RF、X1、X2和XWB等7级流水线构成：F1/F2为2级指令提取，ID为指令译码，RF为寄存器文件/操作数移位，X1为ALU执行，X2为状态执行，XWB为写回。

FI/F2指令取级，Xseale为了便于分支指令的动态预测，安排了Fl/F2两级流水线。分支目标缓冲器BTB和指令取单元IFU（Instruction Fetch Unit），在此2级流水线进行操作。ID指令译码级，进行一般指令译码；检测未定义指令井产生异常；以及把复杂指令动态扩展为一系列简单指令，如LDM、STM和SWP 指令。RF寄存器文件移位级，该级主要进行寄存器读、写；对于ARM架构的处理器，在该级后半周期还进行移位操作。通过该级将为ALU执行、MAC操作、存储器写与协处理器接口提供相关的数据源。XI 执行级，在该级中，主要执行ALU计算，条件指令执行和分支目标确定。X2执行级，该级包括了ALU的输出，选择哪些需在下一级(XWB)写回寄存器中，以及程序状态寄存器PSR操作等。XWB写回级，到达该级，即写回寄存器文件部件RFU。在该流水线操作中会产生数据相关等问题，Xscale采用旁路技术，来减少流水线的停顿。

Intel Xscale内核与StrongARM一样，其指令也是有条件执行的。Xscale可以修改条件码，使指令优化。优化主要从以下几个方面进行：首先是优化条件检查，Xscale内核可以有选择性地修改条件码的状态，如果遇到if-else和loop循环，那么就会减少比较指令的使用。其次优化转移结构，转移会降低流水线的使用效率，而转移的预测会提高使用效率。转移预测的数目会受到转移缓冲区数目的限制，因为程序中预测转移指令的数目要远远大于转移缓冲区的数目，所以减少转移指令会有助于优化。再则对复杂的表达式如逻辑指令将会降低指令的使用效率，可以使用带条件码的指令来实现。最后是对立即数和整数的乘除法的使用优化。Xscale内核制定在立即数加载进寄存器时必须使用MOV或者MVN指令，还可以配合使用ORR、BIC和ADD指令设置一组常量。

4 实验结果与分析

对于彩色图像的分割方法，因为既可以通过在颜色空间内划分像素来完成，也可以通过在空间上划分像素来完成，其中基于图像中的空间信息的方法还可以分成两种，一种是利用图像区域（像素）之间的边缘进行图像分割。为了获取边缘信息，人们一般首先使用Sobel、Laplacian、Canny、等算子进行边缘检测。然而，当图像中存在噪声时，用算子得到的边缘常常是孤立的或者分小段连续的，即使采用边缘闭合的方法进行处理，也很难得到区域的精确边缘。另一种是利用区域 （像素）之间的邻接和相似性，进行区域生长和区域合并。区域生长可以看作是区域合并的特例。区域合并的关键问题是要制定合理的合并和停止合并的规则。Jseg在确定了种子区域以后，采用了全局最优化的规则进行区域生长，然后使用了基于阈值的区域合并完成图像分割。K.Haris采用水线分割算法完成图像的初始分割，然后使用快速的区域合并算法将颜色距离最相近的区域进行逐步合并，当图像中的区域达到设定数目时停止合并。

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