Optimal Scheduling of SAD Algorithm on VLIW-Based High Performance DSP

VLIW 기반 고성능 DSP에서의 SAD 알고리즘 최적화 스케줄링

SAD (Sum of Absolute Difference) algorithm is the most frequently executing routine in motion estimation, which is the most demanding process in motion picture encoding. To enhance the performance of motion picture encoding on a VLIW processor, an optimal implementation of SAD algorithm on VLIW processor should be accomplished. In this paper, we propose an implementation of optimal scheduling of SAD algorithm with conditional branch on a VLIW-based high performance DSP. We first transform the nested loop with conditional branch of SAD algorithm into a single loop with conditional branch which has a large enough loop body to utilize fully the ILP capability of VLIW DSP and has a conditional branch to make the escape from loop to be achieved as soon as possible. And then we apply a modulo scheduling technique to the transformed single loop. We test the proposed implementation on TMS320C6713, and analyze the code size and performance with respect to processing time. Through experiments, it is shown that the SAD implementation proposed in this paper has small code size appropriate for embedded applications, and the H.263 encoder with the proposed SAD implementation performs better than other H.263 encoder with other SAD implementations.

SAD(Sum of Absolute Difference) 알고리즘은 동영상 인코더에서 가장 많은 시간이 소용되는 것으로 잘 알려진 움직임 추정에서 가장 자주 계산이 수행되는 알고리즘으로, 동영상 인코딩 수행시간을 줄이기 위해서 우선적으로 최적화 구현되어야 하는 알고리즘이다. 본 논문에서는 VLIW 기반 고성능 DSP 프로세서에서의 조건 분기를 갖는 SAD 알고리즘의 최적 스케줄링 구현 방법을 제안한다. 제안 방법은 먼저 조건 분기를 갖는 중첩 루프를 VLIW 구조가 제공하는 ILP(Instruction Level Parallelism) 능력을 잘 활용할 수 있도록 충분한 크기의 루프 몸체를 가지며 또한 빨리 루프를 탈출 할 수 있는 조건 분기를 갖는 단일 루프로 변환한 후에, 모듈로 스케줄링 기법을 적용하여 VLIW 기반 프로세서에서 최적화 스케줄링 구현을 한다. 제안된 구현 방안을 TMS320C6713에서 구현하고, 코드 크기 및 수행 시간에 대한 성능 분석을 하였다. 구현된 최적화 SAD 루틴은 코드 크기도 크지 않아 임베디드 응용에 적합하며, 이 SAD 구현을 사용한 H.263 인코더가 그렇지 않은 H.263 인코더보다 훨씬 좋은 성능을 보임을 실험을 통해 확인하였다.