Xetal

این مقاله در حال ترجمه از ویکی انگلیسی است. لطفا پاک نشود.

Xetal نام دسته ای از پردازنده های انبوه موازی غیر تجاری است که توسط تیم پژوهشی فیلیپس توسعه یافته است.

پیش زمینه[ویرایش]

Xetal در سال 1999 در Philips Research طراحی شد . درست در زمانی که محققین Kleihorst، Abbo و Van der Avoird احتمالات را بررسی کردند برای ترکیب سنسور تصویر CMOS با منطق پردازش تصویر قدرتمند. از آنجایی که حسگرهای تصویر CMOS (برخلاف سنسورهای CCD ) میشود شبیه پردازنده ها تولید کرد، هر دو آن ها را میشود در یک مدار مجتمع (IC) ترکیب کرد. با ترکیب کردن سنسور تصویر و پردازش تصویر روی یک قالب ، زمینه فراهم سازی برای موازی کردن پردازش تصویر تا سطحی محیا می شود که هر پیکسل منطق پردازش تصویر اختصاصی خود را می تواند داشته باشد. در این طراحی، حسگر تصویر در لایه‌های بالایی IC قرار می‌گیرد ولی پردازش تصویر در لایه‌های پایین‌ تر انجام می‌شود، در نتیجه داده‌های تصویر از یک لایه به لایه دیگر منتقل میشود به جای اینکه از پین‌ها یا سیم‌های خارجی منتقل شودند. در کل یک موازی سازی ذاتی در بطن الگوریتم های پردازش تصویر وجود دارند. بسیاری از الگوریتم‌ها پردازش تصویر کار های مشابه ای را روی هر پیکسل انجام می‌دهند. بنابراین پردازش تصویر یک دامنه مناسب برای یک رویکرد موازی گسترده با استفاده از معماری SIMD است. اگرچه موازی سازی گسترده ایده جدیدی نیست (نمونه های قبلی شامل ILLIAC IV و Goodyear MPP ) Xetal 1 یکی از اولین کسانی بود که این رویکرد را برای پردازش تصویر به کار برد.

طراحی اولیه[ویرایش]

در اولین طراحی یک سنسور تصویر QVGA با تبدیل A/D ( که پایه آن بر خط بود) ترکیب شده بود. مقادیر پیکسل آنالوگ داخل سنسور در این طراحی، به خط به خط (به جای پیکسل به پیکسل) تغییر کرد. تعداد320 تبدیل A/D برای هر خط قرار گرفته بود. هر تبدیل A/D برای انجام پردازش تصویر به یک عنصر پردازش اختصاصی (PE) متصل شده بود. معنی این طراحی موازی این است که یک خط کامل ( که حاوی 320 پیکسل است) می تواند در یک چرخه کلاک پردازش شود. همچنین این موازی سازی در طراحی معماری حافظه نیز اعمال شده است، در جایی که هر عنصر پردازشی می توانست به یک پیکسل از حافظه( به اصطلاح یک خط حافظه ) دسترسی داشته باشد. در شبیه سازی این طرح کاشف به عمل آمد که بخش دیجیتال تراشه (PE) باعث ایجاد نویز در تبدیل های A/D می شود. علاوه بر این، حسگرهای CMOS در زمان تولیدشان با استفاده از فرآیند 350 نانومتری که در آن از 3 لایه فلزی استفاده می شد تولید می شدند. چون که چند لایه برای محدود کردن تغییرات ارتفاع در سطح سنسور استفاده می شد که می توانست باعث ایجاد اختلال در سیگنال شود. فرآیند 180 نانومتری، برای منطق گسسته مرسوم تر بود. همچنین از لایه های بیشتری استفاده می شد. بنابراین توسعه حسگر CMOS و پردازشگر تصویر به طور جداگانه ادامه یافت.

Xetal 1[ویرایش]

در سال 2001 اولین پردازشگر تصویر که از Xetal 1 استفاده کرده بود تولید شد. این پردازشگر با استفاده از یک فرآیند 180 نانومتری تولید شد و برای کار در فرکانس 18 مگاهرتز با 320 PE و 16 حافظه خط طراحی شده بود. از آنجایی که هر یک از PE ها در هر چرخه کلاک می توانست یک عملیات انجام دهد ، در نتیجه سرعت عملکرد خام این پردازشگر 5.7 GOPS (10 ⁹ عملیات در هر ثانیه) بود. در نتیجه، Xetal 1 در ترکیب با یک سنسور تصویر CMOS با وضوح QVGA که با سرعت 15 فریم در ثانیه کار می‌کند ، در واقع می‌توانست 5000 عملیات در هر پیکسل را انجام دهد. در حین انجام آزمایش ها معلوم شد که Xetal 1 حتی می‌تواند تا 38 مگاهرتز کلاک داشته باشد، یعنی بیش از دو برابر مشخصات اولیه خود، کلاک داشت، که منجر به عملکرد خام بیش از 12 GOPS می‌شد. علاوه بر این، این شاهکار را در حالی که مصرف انرژی اش بسیار کم (1-2 وات ) بود به دست آورد. به زودی مشخص شد که با این سطح از کارایی عملکرد، علاوه بر پردازش تصویر می توان کارهای بسیار بیشتری انجام داد.اکنون تیم تحقیقاتی که شامل بن شولر، جوست هارت، پیتر مایجر، الکساندر دانیلین، ژینتینگ چائو و هرمان هستند، نتایجی را ایجاد کردند که نشان می دهد Xetal 1 توانایی اجرای الگوریتم‌های بینایی کامپیوتری مانند تشخیص و ردیابی شی، از جمله ماشین پین بال که قابلیت آن را دارد که خودش با حریف بازی کند ، air drumming، و روبات های Robocup. یک کامپایلر توسط Sebastian Mouy و Joost't Hart ساخته شد. معمولاً تراشه Xetal-I به عنوان یک دوربین هوشمند بی‌سیم با نام WiCa نشان داده می‌شوند که طراح آن بن شولر است. بعدها تراشه Xetal-II جایگزین تراشه Xetal-I شد. نهایتا در حدود سال 2008 این پروژه در NXP به دلیل اینکه شرکت تصمیم گرفت سیستم هایی که از تراشه استفاده میکنند را دنبال نکند متوقف شد.

منابع[ویرایش]

«Xetal: یک پردازنده دوربین هوشمند کم مصرف با کارایی بالا» توسط Kleihorst و همکاران. منتشر شده در سمپوزیوم بین المللی IEEE در سال 2001 در مدارها و سیستم ها، جلد 5

This article "Xetal" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:Xetal. Articles copied from Draft Namespace on Wikipedia could be seen on the Draft Namespace of Wikipedia and not main one.