전자공학회논문지CI (Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI)

대한전자공학회 (The Institute of Electronics and Information Engineers)
권호 표지

16개의 처리기를 가진 다중접근기억장치를 위한 영상처리 알고리즘의 구현에 대한 성능평가

Performance Analysis of Implementation on Image Processing Algorithm for Multi-Access Memory System Including 16 Processing Elements

  • 이유진 (충남대학교 정보통신공학과) ;
  • 김재희 (충남대학교 정보통신공학과) ;
  • 박종원 (충남대학교 정보통신공학과)
  • Lee, You-Jin (Department of Information Communications Engineering, ChungNam National University) ;
  • Kim, Jea-Hee (Department of Information Communications Engineering, ChungNam National University) ;
  • Park, Jong-Won (Department of Information Communications Engineering, ChungNam National University)
  • 투고 : 2011.09.23
  • 심사 : 2012.05.08
  • 발행 : 2012.05.25
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초록

최근 3D TV나 영화, 증강현실과 같은 대용량 고화질의 영상 응용분야가 확산됨에 따라 빠른속도로 영상을 처리하는 것이 요구되고 있다. 여러개의 프로세서로 구성되어 병렬처리 성능을 극대화 시킬 수 있는 SIMD구조의 컴퓨터는 다양하고 많은 양의 데이터들을 처리하는 것을 가속화한다. 다중접근기억장치인 MAMS는 여러개의 PE와 고성능 SIMD 구조에 최적화된 시스템으로 MAMS는 메모리 모듈을 $M{\times}N$의 2-D array 개념을 적용하여 X, Y 좌표 및 임의의 간격으로 pq개의 데이터 각각에 수평, 수직, 대각선, 역대각선, 블록의 다양한 방식으로 충돌없이 접근하며, 이 메모리모듈(MM)의 개수 m은 pq 개수보다 큰 소수이다. MAMS-PP4는 4개의 PE와 5개의 MM로 구성되어 기존에 구현된 바 있다. 이 논문에서는 MAMS-PP4의 확장으로 16개의 PE와 17개의 MM으로 구성된 MAMS-PP16에 대한 영상처리 알고리즘의 구현과 그에 따른 성능평가에 대해 소개한다. MAMS-PP16의 인스트럭션 포맷은 64비트로 확장되어 새로 설계 되었으며 특정 어플리케이션의 추가와 새로운 인스트럭션이 포함되어 있다. 본 논문에서는 구현된 알고리즘이 수행될 수 있도록 MAMS-PP16의 시뮬레이터를 개발하였다. 이 시뮬레이터를 통해 구현된 영상처리 알고리즘을 수행함으로서 MAMS-PP16의 성능이 향상되었음을 확인하였다. 영상처리 알고리즘 중 피라미드 기법을 적용하여 수행한 결과, 캐시를 사용하는 Serial processor에서는 랜덤한 응답인 반면, 캐시를 사용하지 않는 MAMS-PP16에서 일정한 응답을 확인하였다.

Improving the speed of image processing is in great demand according to spread of high quality visual media or massive image applications such as 3D TV or movies, AR(Augmented reality). SIMD computer attached to a host computer can accelerate various image processing and massive data operations. MAMS is a multi-access memory system which is, along with multiple processing elements(PEs), adequate for establishing a high performance pipelined SIMD machine. MAMS supports simultaneous access to pq data elements within a horizontal, a vertical, or a block subarray with a constant interval in an arbitrary position in an $M{\times}N$ array of data elements, where the number of memory modules(MMs), m, is a prime number greater than pq. MAMS-PP4 is the first realization of the MAMS architecture, which consists of four PEs in a single chip and five MMs. This paper presents implementation of image processing algorithms and performance analysis for MAMS-PP16 which consists of 16 PEs with 17 MMs in an extension or the prior work, MAMS-PP4. The newly designed MAMS-PP16 has a 64 bit instruction format and application specific instruction set. The author develops a simulator of the MAMS-PP16 system, which implemented algorithms can be executed on. Performance analysis has done with this simulator executing implemented algorithms of processing images. The result of performance analysis verifies consistent response of MAMS-PP16 through the pyramid operation in image processing algorithms comparing with a Pentium-based serial processor. Executing the pyramid operation in MAMS-PP16 results in consistent response of processing time while randomly response time in a serial processor.

키워드

참고문헌

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