$2 마이크로컨트롤러에서 SIMD 가속 컴퓨터 비전 구현
ESP32-S3의 성능
- ESP32-S3는 240MHz 듀얼 코어 CPU와 WiFi, Bluetooth Low Energy 라디오를 포함한 다양한 주변 장치를 갖춘 저렴한 마이크로컨트롤러임.
- 이 칩은 128비트 SIMD 명령어를 지원하며, 이를 활용하면 성능을 크게 향상시킬 수 있음.
SIMD 가속 FAST 코너 검출기 구현
- FAST 코너 검출기를 SIMD 명령어를 사용해 가속화하여 QVGA(320x240) 프레임을 약 6ms에 처리할 수 있게 됨.
- 이를 통해 레퍼런스 구현 대비 약 두 배의 성능을 달성함.
어셈블리 언어와 레지스터 할당기
- ESP32-S3에서 어셈블리 언어를 배우고, 칩의 제한 사항을 극복하기 위해 기본적인 레지스터 할당기(basm)를 작성함.
- SIMD 명령어를 사용해 16개의 픽셀을 한 번에 처리하는 함수를 구현함.
픽셀 데이터 처리
- 픽셀 데이터를 처리하기 위해 중심 픽셀과 주변 픽셀의 차이를 비교하는 작업을 수행함.
- ESP32-S3의 제한 사항을 극복하기 위해 픽셀 데이터를 적절히 변환하는 방법을 고안함.
성능 향상
- SIMD 가속 FAST 코너 검출기를 통해 처리 속도를 약 220% 향상시킴.
- 이를 통해 ESP32-S3가 30fps VGA 스트림을 실시간으로 처리할 수 있게 됨.
GN⁺의 의견
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ESP32-S3의 활용성: 저렴한 가격에 비해 강력한 성능을 제공하는 ESP32-S3는 다양한 IoT 및 임베디드 시스템 프로젝트에 유용함.
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SIMD 명령어의 중요성: SIMD 명령어를 활용하면 저사양 하드웨어에서도 높은 성능을 달성할 수 있음.
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어셈블리 언어 학습: 어셈블리 언어를 배우면 하드웨어의 세부적인 동작을 이해하고 최적화할 수 있는 능력을 기를 수 있음.
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제한 사항 극복: 하드웨어의 제한 사항을 극복하는 과정에서 창의적인 문제 해결 능력을 키울 수 있음.
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실시간 컴퓨터 비전: 저비용 마이크로컨트롤러에서도 실시간 컴퓨터 비전 작업을 수행할 수 있는 가능성을 보여줌.