Совсем малой кровью тут не отделаешься. В идеале линию кэша нужно заполнять (и выгружать в случае wb) пакетом, а сейчас пакетом читается видео. Т.е. нужно 1) сделать пакетное чтение/запись кэша; 2) как-то переделать чтение видео, чтобы не очень тормозило. Для "чистого" теста проще всего уйти с DE1 и взять DE2-115 (или DE1-SoC), все видео переместить во внутренний sram и баловаться с кэшем и SDRAMом. Но мне это академическое направление на данный момент не очень интересно, хотелось бы придумать что-то ускорительное именно для DE1.