Cílem této práce je seznámení studenta s metodami ztrátové komprese a jejich následnou implementací ve vestavných zařízeních. Konkrétně se jedná o naivní implementaci metody JPEG v APSoc Zynq. Kód komprese je napsán v jazyce C. Upravený kód je syntetizován pomocí nástroje Vivado HLS a integrován do programovatelného hradlového pole. Je porovnána složitost implementace a rychlost běhu algoritmu na platformě x64 a APSoC Zynq s využitím hardware akcelerátoru. Na závěr je rozhodnuto, zda úsilí, které je nutné k přizpůsobení kódu pro nástroj HLS, přinese významné zrychlení oproti plnému nasazení na procesoru.
Anotace v angličtině
The goal of this thesis is to acquaint the student with the methods of lossy compressions and their subsequent implementation in embedded devices. Specifically, it is a naive implementation of the JPEG method in APSoc Zynq. The compression code is written in plain C. The modified code is synthesized using the Vivado HLS tool and integrated into a programmable gate array. The complexity of implementation and performance of the algorithm are compared on the x64 and APSoC Zynq platforms. Finally, it is decided whe-ther the effort required to customize the code for HLS will result insignificant acceleration over full CPU deployment.
Klíčová slova
Ztrátová komprese, JPEG, Zynq, Vivado, HLS, Xilinx, FPGA, Embedded, C
Klíčová slova v angličtině
Lossy compression, JPEG, Zynq, Vivado, HLS, Xilinx, FPGA, Embedded, C
Rozsah průvodní práce
56 s.
Jazyk
CZ
Anotace
Cílem této práce je seznámení studenta s metodami ztrátové komprese a jejich následnou implementací ve vestavných zařízeních. Konkrétně se jedná o naivní implementaci metody JPEG v APSoc Zynq. Kód komprese je napsán v jazyce C. Upravený kód je syntetizován pomocí nástroje Vivado HLS a integrován do programovatelného hradlového pole. Je porovnána složitost implementace a rychlost běhu algoritmu na platformě x64 a APSoC Zynq s využitím hardware akcelerátoru. Na závěr je rozhodnuto, zda úsilí, které je nutné k přizpůsobení kódu pro nástroj HLS, přinese významné zrychlení oproti plnému nasazení na procesoru.
Anotace v angličtině
The goal of this thesis is to acquaint the student with the methods of lossy compressions and their subsequent implementation in embedded devices. Specifically, it is a naive implementation of the JPEG method in APSoc Zynq. The compression code is written in plain C. The modified code is synthesized using the Vivado HLS tool and integrated into a programmable gate array. The complexity of implementation and performance of the algorithm are compared on the x64 and APSoC Zynq platforms. Finally, it is decided whe-ther the effort required to customize the code for HLS will result insignificant acceleration over full CPU deployment.
Klíčová slova
Ztrátová komprese, JPEG, Zynq, Vivado, HLS, Xilinx, FPGA, Embedded, C
Klíčová slova v angličtině
Lossy compression, JPEG, Zynq, Vivado, HLS, Xilinx, FPGA, Embedded, C
Zásady pro vypracování
Seznamte se základními a pokročilými metodami ztrátové komprese obrazu. Dále se seznamte s platformou APSoC Zynq a balíkem vývojových nástrojů Xilinx Vivado, především pak s nástrojem vysokoúrovňové syntézy HLS.
Proveďte odhad náročnosti implementace algoritmů a vybraný implementujte na PC ve formě enkodéru a dekodéru.
Algoritmus enkodéru naprogramujte pro vnořená jádra ARM v Zynq a porovnejte rychlost s PC.
Vyberte části algoritmu vhodné pro implementaci v HW a upravte je tak, aby je bylo možné zpracovat pomocí nástroje HLS. Vyhodnoťte výsledky.
Zásady pro vypracování
Seznamte se základními a pokročilými metodami ztrátové komprese obrazu. Dále se seznamte s platformou APSoC Zynq a balíkem vývojových nástrojů Xilinx Vivado, především pak s nástrojem vysokoúrovňové syntézy HLS.
Proveďte odhad náročnosti implementace algoritmů a vybraný implementujte na PC ve formě enkodéru a dekodéru.
Algoritmus enkodéru naprogramujte pro vnořená jádra ARM v Zynq a porovnejte rychlost s PC.
Vyberte části algoritmu vhodné pro implementaci v HW a upravte je tak, aby je bylo možné zpracovat pomocí nástroje HLS. Vyhodnoťte výsledky.
Seznam doporučené literatury
[1] Khalid Sayood. Indtroduction to Data Compresssion, 5th Edition, 2017, Morgan Kaufmann, ISBN: 9780128094747
[1] Xilinx Inc., Vivado Design Suite User Guide: High-Level Synthesis (ug902), 2019, online , 24. 10. 2109
[1] Topiwala, P.N.: Wavelet Image and Video Compression, 1998, Springer, ISBN: 978-0792381822
Seznam doporučené literatury
[1] Khalid Sayood. Indtroduction to Data Compresssion, 5th Edition, 2017, Morgan Kaufmann, ISBN: 9780128094747
[1] Xilinx Inc., Vivado Design Suite User Guide: High-Level Synthesis (ug902), 2019, online , 24. 10. 2109
[1] Topiwala, P.N.: Wavelet Image and Video Compression, 1998, Springer, ISBN: 978-0792381822
Přílohy volně vložené
žádné nejsou
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, schémata, portréty, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.