Implementation of Digital Filters on Pipelined Processor with Multiple Accumulators and Internal Datapaths

This paper presents a set of techniques to automatically find rate optimal or near rate optimal implementation of shift-invariant flow graphs on pipelined processor, in which pipeline processor has multiple accumulators and internal datapaths. In such case, the problem to be addressed is the scheduling of multiple instruction streams which control all of the pipeline stages. The goal of an automatic scheduler in this context is to rearrange the order of instructions such that they are executed with minimum iteration period between successive iteration of defining flow graphs. The scheduling algorithm described in this paper also focuses on the problem of removing the hazards due to inter-instruction dependencies.

본 논문은 순환이동불변 플로우 그래프로 표시된 디지털 필터를 여러 개의 누산기 및 내부 데이터패스를 가진 파이프라인 프로세서에 최적으로 구현할 수 있는 기법에 대하여 기술하였다. 이와 관련하여 본 논문에서는 상용의 DSP 프로세서를 이용하여 다중프로세서를 구성했을 때를 고려한 스케쥴링 기법을 개발하였으며, 연구 결과는 다음의 세 가지로 요약할 수 있다. 첫째, 상용 DSP프로세서의 구조와 유사한 n개의 누산기와 3 개의 내부 데이터패스를 가지는 파이프라인 프로세서의 모델을 제시하였다. 둘째, 주어진 구조를 가지는 시스템에 순환이동불변 플로우 그래프로 표시된 디지털 필터를 구현하고자 할 때 얻을 수 있는 최소 반복 주기 및 간단한 스케쥴링 모델을 구했으며, 제약조건을 부여한 깊이 탐색기법에 바탕을 둔 최적의 스케쥴링 기법을 개발하였다. 마지막으로 본 연구에서 개발된 스케쥴러를 이용하여 잘 알려진 디지털 필터에 대하여 성능 시험을 한 결과 대부분의 경우 이론적으로 얻을 수 있는 최소의 반복 주기를 만족시켜주는 스케쥴링 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.