模組化二維數位濾波器之超大型積體電路設計

Abstract

基於影像、視訊、醫療、消費性電子諸多方面之需求，二維信號處理已愈發突顯其重 要性。資料量愈來愈大，加上即時處理的需求，使得快速的二維數位濾波器，以超大 型積體電路之方式實現之，達到模組化、快速的設計目的。 為了使設計週期短，設計容易，模組化是個重要的原則。考量即時的目的，要在非常 短的時間內處理如此大量的二維影像資料，平行化及管線化(Pipeline)是兩個重要的 手段。本論文運用平行處理中，兼具模組化及易管線化特性的心臟收縮式陣列(Syst- olic Array) 來完成二維數位濾波器的設計。 管線化是即時處理的關鍵，本論文運用管線化達達(Dadda) 乘法器以及狀況和(Cond- itional-Sum)加法器加以適度之管線化，使得整體的速度能打破加法或乘法的瓶頸， 而達到超過67百萬赫玆的速度。 本論文的後半段是針對二維數位濾波器之無限脈衝嚮應濾波器做管線化的探討。由於 無限脈衝嚮應濾波器在傳統的掃描方式下，實行管線化時在時序上有衝突的問題發生 ；一般解決方法不外乎數種提前計算(Look-Ahead)的方法。本文捨棄傳統的掃描方式 ，改以斜向掃描的方式，因此時序衝突已不復存在，毋需運用將增加硬體好幾倍的提 前計算方式。本論文亦針對此提出之斜向掃描的方法加以修正，俾使節省硬體為最少 ，而又達到要求之速度。 模組化的架構已被清楚的提出，極適超大型積體電路的實現。本論文最後亦提出一種 以有限脈衝嚮應二維數位濾波器來實現無限脈衝嚮應二維數位濾波器的演算法則及架 構，也是一種有趣的想法。