マルチプロセッサで実現したH.264ビデオ・デコーダ　――コンフィギャラブル・プロセッサのユーザ定義命令とオンチップ・バスを活用

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Xtensaプロセッサによる開発

　Tensilica社のXtensaは，ユーザが開発するシステムに最適化できるコンフィギャラブル・プロセッサ・コアです．DSP的にプロセッサを拡張することもできますし，Linuxなどを搭載するシステム・コントローラとしてコンフィグレーションすることもできます．最新のXtensa LXでは，VLIWライクな拡張命令（FLIX），TIEキュー，TIEポートなどをサポートしています．

● 開発環境

　Xtensaベースの開発では，統合開発環境（IDE）Xtensa Xplorerを使用します．開発エンジニアはTIE拡張命令の開発，アプリケーション・ソフトウェアの開発，デバッグ，実機システム（エミュレーション・ボード）を用いたデバッグなどは，IDEを用いて行います（図B-1）．

図B-1　統合開発環境（IDE）Xtensa Xplorer

　マルチコア・システムのモデリングには，XTMP（Xtensa Mode-ling Protocol）を使用します．このXTMPはSystemCベースのモデルともインターフェースできます．

　筆者らが設計したビデオ・システムでは，Xtensa Xplorer上でマルチプロセッサ・モデルを開発しました．デコーダ・ソフトウェアを開発するエンジニアは，このモデル上でプログラムを実行することで動作検証（アウトプットの正しさとリアルタイム性の確認）を行い，その後，最終検証としてRTLシミュレーションを実施しました．XTMPは完全なCモデルなので，使用にあたってSystemCの知識は必要ありません．

　コンフィギャラブル・プロセッサ・ベースのマルチコアLSIの開発では，複数のプロセッサ・コアはまったく異なる拡張，コンフィグレーションになるかもしれません（つまりヘテロジニアスなマルチプロセッサ）．しかし開発ツールが統一されていれば，異なるベンダの環境を統合するといった手間はなくなります．XTMPなどを用いてマルチプロセッサを取り扱うソフトウェア・モデルを構築すれば，実機システムの挙動をソフトウェア・モデル上の挙動と比較することも可能です．このヘテロジニアスなマルチプロセッサ・システムをホモジニアスな開発環境で設計できることはXtensaプロセッサの特徴といえます．

● TIEキューとTIEポート

　筆者は本誌2005年6月号において，設計者が自由に定義できる新しいタイプのインターフェース（TIEポート，TIEキュー）について解説しました（1）．TIEポートとTIEキューは，プロセッサ間，プロセッサとハード・ワイヤード論理のブロック間を直接接続でき，共有ネットワーク（バス，リング，メッシュなど）を補完するものです．共有ネットワークと1対1のネットワークを組み合わせることで，満たさなくてはならない設計条件（総データ量とデータ遅延）を現実的に解決することができます．

　Xtensaのプロセッサ・インターフェース（PIF）とTIEキュー，TIEポートを活用して有機的にネットワークを構成した例を図B-2に示します．

図B-2　TIEキューとTIEポートによるネットワーク例
Xtensa間およびXtensaとハードウェア・モジュールの間をPIF，TIEキュー，TIEポートを使って接続している．