[发明专利]一种视频编码芯片架构等效硬件复杂度及性能估计系统

权利要求书

1.一种视频编码芯片架构等效硬件复杂度及性能估计模型，其特征在于，所述模型包括：

SystemC流水化视频编码算法验证平台，在无需硬件RTL实现情况下，能够快速估算出硬件性能参数，包括逻辑资源消耗性能、SRAM消耗性能、外存总线线宽、系统吞吐性能、硬件逻辑效率、内存访存效率以及外存访存效率七个参数，这些参数能反映视频编码芯片复杂度；

RTL流水线时序验证平台，是流水化算法定制优化的前提约束，将不同粒度算法模块抽象为黑匣子，采用SystemC以少量代码在RTL级实现流水线模型描述，具体数据处理模块采用“黑匣子”代替，仅描述各粒度模块启动、停止和完成处理条件；

RAM和硬件效率估计模型，基于SystemC流水化视频编码算法验证平台，直接估算出SRAM消耗性能、外存总线线宽、硬件逻辑效率、内存访存效率、外存访存效率五个参数；

逻辑门估计模型，采用等效建模方法，基于SystemC流水算法编译代码段的目标代码容量，间接估算逻辑资源消耗性能参数；

率-失真代价估计模型，基于积分面积等效估算方法，估计出平均编码率-失真编码代价；

系统时钟频率估计模型，在Modelsim环境中，进行流水线时序仿真验证，度量各模块对应流水吞吐，得到系统吞吐性能参数；

资源消耗模型，包括能量资源消耗模型和硬件资源消耗模型，将反映硬件复杂度的不同量纲的性能参数，映射为硬件资源和能量资源消耗，基于资源消耗的硬件复杂度度量估计模型，解决各目标性能参数之间互相制约、权重难以准确评估问题；具体为：通过硬件资源消耗反映硬件架构IP核的静态资源消耗决定视频编码芯片IP核的硬件价值成本P；通过功耗决定芯片的能量消耗，从统计角度估算得到单芯片功耗导致的能量消耗成本E；硬件价值成本P和能量消耗成本E都采用等价货币量度量；将硬件价值成本P映射为逻辑资源消耗性能门/宏块lg、SRAM消耗性能比特/宏块sr和外存总线线宽bwd三个参数的函数，构建IP核硬件价值成本P模型：P＝f1(lg,sr,bwd)；另外，构建功耗为系统吞吐性能thr、逻辑资源消耗性能门/宏块lg、SRAM消耗性能比特/宏块sr、外存总线线宽bwd、硬件资源elg、SRAM访问esr及外存访问效率emem系数的函数，建立能耗成本模型：E＝f2(thr,lg,sr,bwd,elg,esr,emem)；最后得到系统资源消耗代价模型：S＝f(P,E)；

复杂度估计模型，基于能量资源和硬件资源消耗模型，估算出视频编码芯片的硬件复杂度；

资源消耗效率性能评价模型，基于复杂度估计模型和率-失真代价估计模型，构建系统的资源消耗效率性能评价模型；具体为，流水算法参数优化和硬件架构设计需要在率-失真代价J和资源消耗S之间权衡；流水算法和硬件架构优化的任务是在候选离散取值空间内，寻找一个合适的多参数取值组合，使流水算法对于多数视频序列，有较好的J-S性能表现；这个离线搜索过程，拟采用启发式方法搜索策略；在搜索过程中，当某个算法参数从一个取值变为另一个取值为参数扰动，该参数扰动是否获得更高J-S性能，需要有一个算法参数取值选择的决策判据；在关注算法参数改变时，单位资源消耗变化导致J代价变化，采用J和S的斜率slop度量如下：slop＝VJ/VS；相同资源消耗变化ΔS，导致的ΔJ增加量越大，表明该算法参数的资源消耗效率较高；slop将作为算法参数取值搜索时，参数不同取值性能优劣的判据。

2.根据权利要求1所述的一种视频编码芯片架构等效硬件复杂度及性能估计模型，其特征在于，所述的SystemC流水化视频编码算法验证平台，为参数可配置的流水算法模型，基于SystemC交易级建模来实现流水算法行为级描述，采用SystemC模块、进程、通道等描述并发数据处理行为，采用端口、接口和通道描述组件模块之间数据交互行为。

3.根据权利要求2所述的一种视频编码芯片架构等效硬件复杂度及性能估计模型，其特征在于，所述的SystemC流水化视频编码算法验证平台，根据可配置流水算法特点，创建数据流水处理基本模块，包括一定粒度块的SAD计算、1/2像素插值、1/4插值、可重构帧内预测、可重构变换、量化、移动可控数据暂存器阵列；这些组件模块处理颗粒度可配置。