ADSP-TS201 DSP를 이용한 병렬처리 시스템 기반의 실시간 초음파 소프트웨어 빔포머 구현에 관한 연구 : A study on the implementation of a real time ultrasound software beamformer based on a parallel processor system using ADSP-TS201 DSPs
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 송태경
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 200702
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 전자공학
- 식별자(기타) 000000103508
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 논문에서는 소프트웨어 기반의 초음파 빔포머 구현을 위한 파이프라인 네트워크 기반의 병렬 DSP 시스템 및 실시간 프로그램 기법을 제안한다. 제안한 시스템은 ADSP-TS201을 사용하였으며 구현할 빔포머의 채널 수에 따라 연산 노드의 수를 임의로 증가시킬 수 있도록 파이프라인 네트워크 구조를 채택하였다. 이 네트워크는 TS201 DSP의 LVDS 채널을 사용하여 구현하였으며 인접한 DSP간에 4.8Gbps로 데이터 전송이 가능하다. 또한 제안한 시스템은 다양한 주사 방식에 적용할 수 있으며 walking aperture도 가능하도록 설계되었다. 제안한 실시간 프로그램 기법 중 첫째는 data dependency가 없는 instruction을 번갈아 수행하는 것이다. 그 결과 ADSP-TS201의 program sequencer에서 발생하는 pipeline stall을 제거하였다. 둘째로 ADSP-TS201의 VLIW구조에 적합하도록 instruction level parallel processing 기법을 적용하여 4채널 빔포밍을 동시에 함으로써 instruction cycle수를 줄였다. 마지막으로 program semantics를 유지한 instruction reordering 방식을 사용하여 memory conflict에 의한 penalty cycle을 제거하였다. 제안한 소프트웨어 기법으로 다양한 빔포머 구조를 구현한 결과 pre fractional delay 빔포머 구조가 ADSP-TS201기반의 소프트웨어 빔포머 구현에 가장 적합함을 확인하였다. 실험결과 입력 데이터율이 40MHz, 관심 영역의 최대 깊이가 20cm, 단면 영상을 구성하는 주사선이 128개, 채널 수가 64인 경우에 16개의 ADSP-TS201로 최대 28Hz의 프레임율을 얻을 수 있음을 확인하였다.
more초록/요약
In this thesis, the pipeline network based parallel DSP system and real time programming methods are proposed to implement the software based ultrasound beamformer. The proposed system uses ADSP-TS201 and adapts the pipelined network architecture to able to increase the number of processing nodes according to the number of beamformer channels. The network is implemented by using LVDS channels supported by ADSP-TS201 and the data bandwidth between a pair of adjacent DSPs is up to 4.8Gbps. In addition, the proposed system is designed to be applicable to various kinds of scanning methods and to be able to execute walking aperture. One of real time programming methods is that instructions having no data dependency are executed by turns. Therefore the pipeline stall generated by the program sequencer of ADSP-TS201 is removed. Secondly, the number of instruction cycle is reduced by 4 channel parallel beamforming with an application of instruction level parallel processing method suitable for ADSP-TS201 internal architecture. Lastly, penalty cycles caused by the memory conflict is eliminated by the instruction reordering method preserving the program semantics. With the proposed real time programming method, pre fractional delay beamformer is most suitable for ADSP-TS201 based software beamformer implementation. In an experimental result, it was verified that the frame rate up to 28Hz can be achieved if the sampling frequency is 40MHz, the view depth is 20cm, the number of scanline per a frame is 128 and the number of channel is 64.
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