고성능 DSP에서 동영상 인코더의 최적화 구현을 위한 캐쉬 및 내부 메모리 성능 분석

Abstract

고성능 DSP는 보통 캐쉬와 내부 메모리를 지원한다. 이러한 고성능 DSP에 멀티미디어 스트림 응용을 최적화하여 구현하고자 하는 경우에는, DSP 가 지원하는 캐쉬와 내부 메모리를 효율적으로 잘 활용하여야 한다. 본 논문에서는 2단계 레벨 캐쉬 구조 및 내부 메모리 구성을 지원하는 고성능 DSP인 TMS320C6000 시리즈에 대해 동영상 인코더와 같은 멀티미디어 스트림 처리 응용을 최적으로 구현하기 위해서 필요한 캐쉬 성능 분석, 내부 메모리 구성 및 배치에 따른 성능 분석과 개선 방안에 대해 연구하였다. 분석 및 실험 결과, L2 메모리의 경우, 이중 집합연관 캐쉬로 구성하고, 남은 메모리는 내부 메모리로 구성하는 것이 수행 시간 성능 개선에 효과적임을 확인하였다. 또한, L1P 캐쉬의 경우는 자주 호출되고 시간이 많이 소요되는 루틴들을 연속적으로 내부 메모리에 배치하는 것이 L1P 캐쉬의 히트 율을 개선하며, L1D 캐쉬의 경우는 사용하는 데이터의 크기를 조절하므로 써 쉽게 히트 율을 개선할 수 있다는 것을 밝혔다. 본 논문의 연구 결과는 고성능 DSP 에 멀티미디어 스트림 처리 응용을 최적화로 구현하는데 도움을 줄 것으로 기대한다. High Performance DSP usually supports cache and internal memory. For an optimal implementation of a multimedia stream application on such a high performance DSP, one needs to utilize the cache and internal memory efficiently. In this paper, we investigate performance analysis of cache, and internal memory configuration and placement necessary to achieve an optimal implementation of multimedia stream applications like motion picture encoder on high performance DSP, TMS320C6000 series, and propose strategies to improve performance for cache and internal memory placement. From the results of analysis and experiments, it is verified that 2-way L2 cache configuration with the remaining memory configured as internal memory shows relatively good performance. Also, it is shown that L1P cache hit rate is enhanced when frequently called routines and routines having caller-callee relationships with them are continuously placed in the internal memory and that L1D cache hit rate is enhanced by the simple change of the data size. The results in the paper are expected to contribute to the optimal implementation of multimedia stream applications on high performance DSPs.