Proyecto de Enmascarado de Imágenes con SIMD
Se debe implementan 2 funciones de Enmascaramiento de imágenes, una función llamada enmascarar_c, integramente en el lenguaje C y otra función llamada enmascarar_asm en lenguaje ensamblador de 32 bits usando instrucciones SIMD, la cual recibe de una aplicación en C los parámetros.
El funcionamiento de las lógicas en los diferentes lenguajes es el mismo, se carga la imagen principal en un buffer, luego la segunda imagen y la mascara en otros 2 buffers distintos y se debe combinar las imágenes 1 y 2 aplicandole un enmascarado. El resultado de esta combinación se guarda en el primer buffer.
Además se implementa los programas en C (para ejecutar las funciones en C y en ASM) que reciben los parámetros a utilizar por línea de comandos y llama a las funciones para generar los archivos, salida_c.rgb (ejecución en C) y salida_asm.rgb (Ejecución de ASM) que corresponden a las imágenes producidas por las diferentes funciones.
El programa compile.sh ejecuta ambas funciones devolviendo las imagenes nuevas generadas. Las imágenes son obtenidas de la carpeta "/Images" y el resultado de los enmascarados son guardados en "/Output"
Pasos preeliminares Descargue el archivo y descomprima, ubiquese dentro de la carpeta /MaskWithSIMD
Para ejecutar las pruebas, primero que nada asegurese de ser el superusuario y de darle permisos de ejecucion al archivo "compile.sh"
abra la terminal `ctrl+alt+t`
ingrese el siguiente comando:
sudo ./complie.sh
O ejecute los programas por separados
sudo ./ScriptC.sh
sudo ./ScriptASM.sh
le deberia mostrarle algo asi:
- Los tiempos de ejecución pueden variar de acuerdo al procesador que se esté utilizando.
Para ver el resultado del enmascaramiento dirijase a la carpeta output, y abra alguno de los dos archivos, deberia quedar asi:
Para compilar el codigo y generar un nuevo ejecutable se pueden ejecutar los siguientes comandos:
abra la terminal `ctrl +alt+ t`
sudo gcc -m32 ./Enmascarado_C/enmascarar_c.c -o maskC;
para usar el programa ejecute el siguiente comando:
`./maskC "imagen1.bmp" "imagen2.bmp" "mascara.bmp" alto ancho`
Ejemplo:
- ./maskC "avengers.bmp" "ligaj.bmp" "mascara.bmp" 1920 1080
Para compilar el codigo y generar un nuevo ejecutable se pueden ejecutar los siguientes comandos:
abra la terminal `ctrl +alt+ t`
sudo nasm -f elf32 ./Enmascarado_ASM/enmascarar_asm.asm -o ./Enmascarado_ASM/enmascarar_asm.o;
sudo gcc -m32 ./Enmascarado_ASM/enmascarar_asm.c ./Enmascarado_ASM/enmascarar_asm.o -o maskASM;
para usar el programa ejecute el siguiente comando:
`./maskASM "imagen1.bmp" "imagen2.bmp" "mascara.bmp" alto ancho`
Ejemplo:
- ./maskASM "avengers.bmp" "ligaj.bmp" "mascara.bmp" 1920 1080
!ATENCION: El alto y el ancho tienen que coincidir con el de las imagenes, de lo contrario la ejecución arrojara un error. observe los resultados en la carpeta output
si quiere ejecutar el programa con alguna otra imagen de su galeria personal, debe asegurarse de que las imagenes y mascara tengan el mismo tamaño. Coloque las imagenes deseadas en la carpeta image/
En primera instancia se comenzó por el desarrollo de la aplicación en C, las primeras funcionalidades que se desarrollaron fueran las que se utilizan para abrir las imagenes, para cerrarlas y guardarlas.
Comenzamos buscando el archivo en la carpeta images, luego lo abrimos, y condicionamos su existencia.
Como se puede ver en esta funcion nos apoyamos de una variable largoimg para comparar el tamaño de imagenes y lanzar un error cuando no se pasan imagenes del mismo tamaño.
Con guardar imagen nos encargamos de guardar el nuevo archivo en una carpeta llamada output.
Luego se continuó con la función de enmascarado en c
La lógica de esta funcion es hacer un FOR que recorre la mascara desde el primer al ultimo byte, y si se cruza con un cero no hace nada porque 0 corresponde a negro, si se encuentra un byte distinto de cero pasa el contenido del buffer b al a en la misma posición.
Por último se implemento el código para enmascarar_asm desde el lado de asm
Desde el codigo asm, se implemento una función que hace un loop teniendo en cuenta la cantidad de bytes de la variable local cant (cantidad de pixeles de la imagen), se ejecuta el ciclo y compara un contador con la cantidad para poder salir . En la ejecución de este ciclo guarda los paquetes de a en mm0, b en mm1 y mascara en mm2 y luego hace un AND logico entre la mascara y b (mantiene la imagen b cuando el pixel de la mascara es distinto de negro) y un AND NOT lógico entre la mascara y a (mantiene la imagen a cuando el pixel es distinto de FFFFFF) para finalmente poder hacer on OR lógico en entre las imagenes generadas en mm1 y mm2 (mantiene los valores altos de las 2 imagenes (pisa los blancos y negros), y finalmente cuando se termina el ciclo quedara el enmascarado en mm1.
Por último continuamos con la funcion procesarArchivos que se encarga de llamar a las funciones, asignar buffers a las imagenes (usando malloc), inicializar variables, etc. Para la medición de los tiempos de ejecución la función hace uso de la función clock, <time.h>, que calcula cuanto tiempo le lleva a cada funcion llevar a caboel enmascarado de las imagenes.
Finalizando se separan las aplicaciones para que funcionen independientemente.
PD. el siguiente link fue de mucha ayuda para el enmascarado en assembler
hicimos 3 pruebas, cada prueba con un tamaño distinto de imagen y mascara y los resultados fueron los siguientes
link al grafico interactivo. Como se puede observar, la funcion en asm, usando mmx (la extension SIMD de ia32) es mas veloz y eficiente que la programada en C que tarda más, con una diferencia de hasta 5 veces mayor. De esta manera podemos concluir que al usar paralelismo de datos podemos aumentar la velocidad de los procesos.