可重构计算兼顾软件的灵活与硬件的高性能,在视频处理领域有着广阔的应用前景,已经成为研究的热点,但也面临着很多问题:如可重构系统设计缺少方法学指导、系统缺少实际应用的性能分析支持等。本文面向视频处理领域构建可重构计算系统,对可重构计算系统设计的流程,实现以及验证方法进行了详细的阐述和分析。本文首先提出了可重构系统设计的流程。该流程包括算法分离与提取、目标应用的软硬件划分、算法分析与信息提取以及系统设计等步骤。根据该流程,本文以H.264解码器为目标应用,进行了可重构系统的设计。文中详细讨论了该系统的设计过程以及系统模型、存储器行为、阵列互连、PE内部结构以及控制器行为等具体内容。为了验证该系统在视频处理领域的有效性,本文将H.264解码器中的具体算法,如整数余弦反变换、反哈达玛变换、半像素插值等映射于前文设计的可重构阵列中,得到了各算法的映射性能。而后利用SoC Designer平台搭建整个系统模型,并在该模型中完成了16×16像素残差图像的整数余弦反变换,用时约390个周期。为了得到系统的实际性能,本文还对系统中的阵列部分进行了RTL级建模与综合,阵列部分在SMIC 180nm工艺条件下的前端综合结果表明其工作频率可达300MHz。结合算法映射所得的具体性能,系统验证的结果以及阵列的工作频率,本文对系统应用于H.264解码器的实际性能进行了合理评估。评估结果表明:系统支持H.264标准,可以满足SVGA格式以下(含4CIF格式)的视频图像实时解码要求,满足并且超过了课题所要求的指标。文章的最后给出了提升系统性能的方法,即数据复用、增加总线带宽、寻求更优映射以及增强阵列计算能力等,为后续研究提供了方向。