영상 처리 알고리즘 전용 멀티코어 프로토타입시스템 설계 및 구현
Implementation of a Multi-Core Prototype System for Image Processing Algorithms
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초록
본 논문에서는 많은 연산량이 요구되는 영상 처리 알고리즘을 위한 단일 명령어, 다중 명령어 처리 기반 멀티코어프로토타입 시스템을 제안한다. 제안하는 멀티코어 시스템은 16개의 저비용 코어를 가지고 있으며 영상처리 알고리즘에 내재한 데이터 병렬성을 이용하여 성능을 가속화시킨다. 또한 본 논문에서는 제안하는 멀티코어 시스템의 성능을 검증하기 위해 상용 그래픽 프로세싱 유닛 (GPU)과의 실행시간 및 소비 에너지를 비교한다. 동일한1,620MHz 동작 주파수, 16개 코어, 256x256 크기 영상을 이용하여 4단계 화재 감지 알고리즘을 구현한 결과, 제안한 멀티코어 시스템은 상용 GPU (NVIDIA GTX 560)보다 약 1.7배 낮은 실행 시간과 약 88배 낮은 에너지소비를 보였다. 또한 본 논문에서는 제안한 멀티코어 하드웨어를 Virtex-4 FPGA 프로토타입 시스템에 구현하고 기능을 검증하였다.
Abstract
This paper proposes a single instruction, multiple data (SIMD) based multi-core prototype systemto support high computational image processing algorithms. The proposed multi-core systemincluding 16 low-cost cores accelerates image processing algorithms by exploiting data parallelisminherent in the algorithms. In addition, this paper compares execution time and energyconsumption of the proposed multi-core system and a commercial graphics processing unit to showthe improvement of the proposed multi-core system. Experimental results using the same1,620MHz clock frequency, 16 cores, and a 256x256 image show that a 4-stage fire detectionalgorithm using the multi-core system outperforms that using commercial GPU (NVIDIA GTX 560)in terms of execution time (about 1.7x lower) and energy consumption (about 88x lower). Inaddition, the proposed multi-core hardware was implemented and verified on an FGPA prototypesystem in this paper.
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