일반기술

실시간 영상처리를 위한 병렬 이미지프로세서

격자 연결 SIMD(Single Instruction Stream - Multiple Data Streams) 구조를 갖는 SliM(Sliding Memory Plane) 어레이 프로세서는 기존의 SIMD 어레이 프로세서가 갖는 근접통신 시간부담(Inter-Processing Element(PE) Communication Overhead), 데이타 입출력 시간부담(Data I/O Overhead), 복잡한 상호 연결망 등 단점들을 극복하고 성능 향상을 위해 제안되었다. 본 연구에서는 SliM 어레이 프로세서를 구현하기 위해 5 x 5 PE들이 격자연결로 구성된 SliM 이미지 프로세서 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 칩을 설계 및 구현하였다. SliM 이미지 프로세서 칩은 통신, 데이타 입출력 및 연산을 동시에 수행할 수 있기 때문에 통신 및 데이타 입출력 시간 부담이 크게 감소한다. 특히 Sliding 통신 방식과 Step 통신 방식은 효율적인 근접/비근접통신을 지원하며 새로운 곱셈 알고리즘을 제안하여 곱셈기를 사용하지 않고 효율적인 곱셈 연산을 수행하도록 설계하였다. 제안된 곱셈 연산 방식은 현재 특허 출원 중이다. 제작된 칩의 성능평가를 위해 병렬 알고리즘을 개발하였으며 기존의 외국 이미지 프로세서들과 비교하여 성능이 우수함을 입증하였다. 설계시 VHDL(VHSIC Hardware Description Language) 모델을 정립하였고 논리합성 및 Back-end 설계를 수행하였다. 셀 라이브러리는 0.8 cm VTITM 표준 셀 라이브러리(v8r4.4)를 사용하여 ASIC 칩을 구현하였으며 전체 게이트 수는 25개의 128 x 9 bit SRAM을 제외하고 55,255개이다. 제작된 칩은 die 크기가 326.71 x 313.24 mil2인 144핀 MQFP로 구현되었으며 동작 주파수는 25 MHz로 한 칩당 625 MIPS의 성능을 제공한다.