超大规模集成电路技术的发展以及宽带无线通信技术的不断进步使得人们对于多媒体技术的需求日益迫切,对于视频编码压缩等技术的要求也日益提高,如何有效的压缩各类视频、图像多媒体信息,成为极富挑战的热门课题。视频编码过程中巨大的运算量对支持实时图像处理的处理器带来了较为苛刻的性能要求。片上网络成为多核片上系统通信架构的首选方案和面向图像处理应用的多核系统的发展方向。面向图像处理应用的片上多核系统需要良好的架构支持,因而研究面向图像处理应用的片上多核互连架构对实现更高效的图像视频处理有着重要意义。本文针对目前面向视频处理应用的多核互连架构的背景与研究现状进行了总结,并针对HEVC视频编码应用的互连架构进行了研究,主要取得了以下的研究成果:1.目前面向视频处理应用设计的互连架构采用二维平面架构,互连的核心数量仍然较少,不能满足高清图像处理要求,因而需要引入使用三维片上网络技术的多核互连视频处理架构。本文提出一种采用光电融合、混合交换、动态分块的互连架构方案。该方案采用功能并行实现了多核心共同实现HEVC高清视频编码,针对视频编码流量多粒度、高带宽、低时延的要求,采用多种交换机制,引入光电混合片上网络,提升架构在处理高清视频编码流量时的性能。通过仿真对该架构的性能进行分析,在采用分块布局的条件下,16节点架构与2D-Mesh相比提升了32.1%的吞吐量,表明该方案取得了较好的网络性能。2.HEVC功能并行的编码架构是将编码模块映射到不同的IP核,但不同运算单元的负载显著不同,使得负载不均衡、可扩展性差。本文提出了一种采用数据并行的视频处理架构。该架构将视频图像划分为不同的部分由不同运算单元进行独立的编码。该方式有效降低了核间通信,并且各个运算单元负载相对均衡,充分利用了片上的计算资源,有较好的可移植性。采用分簇架构实现了多B帧的并行编码;采用簇内共享缓存设计,降低核间通信需求,实现帧间预测数据的高速共享;使用光电混合架构,实现片外存储到片上存储的高带宽、低时延的目标。通过对该架构进行仿真,与分别采用数据并行和功能并行模式的3D-Mesh片上网络架构进行对比,结果表明所提架构在128bit分组长度条件下比功能并行的3D-Mesh架构提升了27.78%的吞吐,比数据并行的3D-Mesh架构提升了124.7%的吞吐。因此,本文所提架构能够较大地改善HEVC高清视频编码应用在片上多核系统中的性能。