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. 설계시 VHDL(VHSIC Hardware Description Language) 모델을 정립하였고 논리합성 및 Back-end 설계를 수행하였다. 셀 라이브러리는 0.8 m 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. 제작된 칩의 성능평가를 위해 병렬 알고리즘을 개발하였으며 기존의 외국 이미지 프로세서들과 비교하여 성능이 우수함을 입증하였다.