Scalable Parallel Programming Applied to H.264/AVC Decoding

اگر برنامه نویسان بخواهند از عملکرد ارائه شده توسط معماری های چند هسته ای و چند هسته ای بهره مند شوند، برنامه های نرم افزاری موجود باید دوباره طراحی شوند. مقیاس‌پذیری عملکرد اکنون به امکان یافتن و بهره‌برداری کافی از موازی‌سازی سطح نخ (TLP) در برنامه‌های کاربردی برای استفاده از تعداد فزاینده هسته‌ها روی یک تراشه بستگی دارد.

رمزگشایی ویدیو نمونه‌ای از یک دامنه کاربردی با افزایش نیازهای محاسباتی هر نسل جدید است. این امر از یک سو به دلیل گرایش به سمت سیستم‌های ویدیویی با کیفیت بالا (با کیفیت و نرخ فریم بالا، نمایشگرهای سه بعدی و غیره) است که منجر به افزایش مداوم در مقدار داده‌هایی می‌شود که باید در زمان واقعی پردازش شوند. از سوی دیگر، نیاز به حفظ راندمان فشرده سازی بالا وجود دارد که تنها با کدهای ویدیویی مانند H.264/AVC که از تکنیک های کدگذاری پیشرفته استفاده می کنند امکان پذیر است.

در این کتاب، موازی سازی رمزگشایی H.264/AVC به عنوان مطالعه موردی برنامه نویسی موازی ارائه شده است. رمزگشایی H.264/AVC نمونه‌ای از یک برنامه پیچیده با سطوح مختلف وابستگی، هسته‌های مختلف و ساختارهای داده نامنظم است. این کتاب یک روش دقیق برای موازی سازی این نوع کاربردها ارائه می دهد. با توصیف الگوریتم، تجزیه و تحلیل وابستگی های داده ها و ارزیابی استراتژی های مختلف موازی سازی آغاز می شود. سپس طراحی و اجرای یک رویکرد موازی سازی جدید ارائه شده است که برای بسیاری از معماری های اصلی مقیاس پذیر است. نتایج تجربی روی معماری‌های موازی مختلف به تفصیل مورد بحث قرار گرفته‌اند. در نهایت، چشم اندازی از فرصت های موازی سازی در استاندارد HEVC آینده ارائه می شود.

Existing software applications should be redesigned if programmers want to benefit from the performance offered by multi- and many-core architectures. Performance scalability now depends on the possibility of finding and exploiting enough Thread-Level Parallelism (TLP) in applications for using the increasing numbers of cores on a chip.

Video decoding is an example of an application domain with increasing computational requirements every new generation. This is due, on the one hand, to the trend towards high quality video systems (high definition and frame rate, 3D displays, etc) that results in a continuous increase in the amount of data that has to be processed in real-time. On the other hand, there is the requirement to maintain high compression efficiency which is only possible with video codes like H.264/AVC that use advanced coding techniques.

In this book, the parallelization of H.264/AVC decoding is presented as a case study of parallel programming. H.264/AVC decoding is an example of a complex application with many levels of dependencies, different kernels, and irregular data structures. The book presents a detailed methodology for parallelization of this type of applications. It begins with a description of the algorithm, an analysis of the data dependencies and an evaluation of the different parallelization strategies. Then the design and implementation of a novel parallelization approach is presented that is scalable to many core architectures. Experimental results on different parallel architectures are discussed in detail. Finally, an outlook is given on parallelization opportunities in the upcoming HEVC standard.