Спосіб ентропійного кодування відео на базі розширеного набору інструкцій SIMD AVX-512
DOI:
https://doi.org/10.18372/2073-4751.70.16841Ключові слова:
SIMD, AV1, AVX-512, ентропійне кодування, відео, кодек, стиснення відеоАнотація
Метою даної роботи є зменшення часу ентропійного кодування відео з використанням можливостей процесорів із розширеним набором інструкцій типу AVX-512 за рахунок розпаралелювання і використання додаткових SIMD інструкцій у порівнянні з AVX2 та SSE.
У роботі досліджуються алгоритм ентропійного декодування відео AV1, як існуюча скалярна версія, так і векторизована версія на базі SIMD SSE та AVX2. Проаналізовані недоліки наведених алгоритмів, які призводять до зайвих витрат часу процесорів і як наслідок до зниження їх продуктивності.
Дані версії не використовують усі можливостей сучасної мікроархітектури із підтримкою набору SIMD AVX-512. У роботі показано, що за допомогою набору інструкцій SIMD AVX-512 можна ефективно вирішити проблеми, зокрема лівостороннього пакування, та зменшити кількість векторних та загального призначення регістрів, що використовує програма, уникнути зайвих спеціалізацій функцій, що потребує додаткових витрат ресурсів, а саме стек-памяті.
Наведені позитивні результати, отримані під час тестування запропонованого способу ентропійного декодування на базі SIMD AVX-512 у порівнянні зі скалярною та векторизованою версіями SIMD SSE та AVX2. Розглянуті недоліки мікроархітектури із розширеним набором інструкцій AVX512 та шляхи їх вирішення. Вказано, що наведенітнедоліки можливо виправити при виборі правильних параметрів ентропійного енкодування. Відносне прискорення частини ентропійного декодування, що відповідає за оновлення ймовірностей працює значно швидше, оскільки не залежить від значень декодованого символу.
Посилання
Videolan. Репозиторій dav1d. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://code.videolan.org/videolan/dav1d.
Gottschlag, Mathias et al. Fair Scheduling for AVX2 and AVX-512 Workloads. USENIX Annual Technical Conference (2021). – Р. 745-758.
Teh, J. Hadarmard transform and sum of absolute difference improvement on high efficiency video coding using intel advanced vector extension-512. – 2018. – 22 р.
Gottschlag, Mathias and Frank Bellosa. Mechanism to Mitigate AVX-Induced Frequency Reduction. – 2018. – 12 р.
Lemire D. Avx-512: when and how to use these new instructions. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://lemire.me/blog/2018/09/07/avx512-when-and-how-to-use-these-newinstructions/.
Kinsella R., MacNamara C., G. Tkachuk G. TECHNOLOGY GUIDE Intel Corporation. Intel® AVX-512 – Instruction Set for Packet Processing. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://builders.intel.com/docs/networkbuilders/intel-avx-512-instruction-set-for-packet-processing-technology-guide-1617440657.pdf
Google. Репозиторій libaom. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://aomedia.googlesource.com/aom/
Han, Jingning, Bohan Li, Debargha Mukherjee, Chiang Ching-Han, Cheng Chen, Hui Su, Sarah Parker, Urvang Joshi, Yue-Meng Chen, Yunqing Wang, Paul Wilkins, Yaowu Xu and Jim Bankoski. A Technical Overview of AV1. Proceedings of the IEEE 109 (2021). – Р. 1435-1462.
Stackoverflow. AVX2 what is the most efficient way to pack left based on a mask. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://stackoverflow.com/questions/36932240/avx2-what-is-the-most-efficient-way-to-pack-left-based-on-a-mask
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
