비전시스템을 위한 DSP 개발

Abstract

컴퓨터 비전 기술은 매우 많은 연산량을 필요로 하기 때문에 임베디드 환경에서는 프로세서의 성능 문제로 실시간 처리가 어렵다. 컴퓨터 비전 알고리즘의 높은 연산량과 실시간 처리 요건, 임베디드 시스템의 저전력요건을 만족하기 위해서는 알고리즘의 병렬성을 최대한 활용하여 특화된 하드웨어를 개발할 필요가 있다. 또한, 컴퓨터 비전에는 얻고자 하는 정보와 그 방법에 따라 수많은 알고리즘이 있고 새로운 알고리즘이 쏟아져 나오기 때문에 고정된 하드웨어블록으로 설계하기 보다는 프로그램 가능한 프로세서가 선호된다. 이렇게 특정 분야 응용들에 특화된 프로세서가 개발되면, 다중 프로세서 시스템-온- 칩(MPSoC)에 포함하여 알고리즘의 일부, 특히 연산량이 많고 병렬성이 있는 부분을 특화 명령어를 통해 가속화 할 수 있다. 본 논문에서는 비전 시스템을 위한 DSP를 설계하고 개발하였다. 병렬연산이 가능한 저전력 VLIW 프로세서의 설계를 위해 SPD 툴을 사용하였고, 또한 SPD의 기능을 활용하여 LLVM 기반의 DSP 컴파일러를 개발하였다. Xilinx Zynq 보드에서 시스템을 구축해, 손 인식 알고리즘을 어플리케이션으로 하여 시스템을 검증하였다. DSP가 낮은 주파수에서 동작하는데도 불구하고 어플리케이션의 compute intensive 한 부분을 DSP에 실행한 결과는 ARM 프로세서에서 실행한 것보다 4배 정도 나은 성능을 보여 어플리케이션의 성능을 크게 가속화하였다.