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Imagination DXS GPU以最小開(kāi)銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)ASIL-B等級(jí)功能安全

進(jìn)一步擴(kuò)大其在汽車(chē)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位
2024-09-25
來(lái)源:imagination
關(guān)鍵詞: Imagination GPU

  編者按:日前, Imagination Technologies宣布推出一款用于車(chē)載智能和交互的汽車(chē)圖形處理器(GPU) IP產(chǎn)品 DXS 。全新的DXS是一款可擴(kuò)展、靈活的GPU IP產(chǎn)品,專為處理駕駛艙、信息娛樂(lè)和高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)中的圖形和計(jì)算工作負(fù)載而打造。除了計(jì)算性能有了令人驚嘆的進(jìn)步外,DXS在分布式安全性方面的創(chuàng)新實(shí)踐更是引人關(guān)注,它完美地消除了實(shí)現(xiàn)ASIL-B等級(jí)功能安全的額外開(kāi)銷(xiāo)。

  眾所周知,汽車(chē)芯片市場(chǎng)過(guò)去一直由傳統(tǒng)的芯片玩家把持,但是隨著汽車(chē)電氣化、智能化程度越來(lái)越高,越來(lái)越多的汽車(chē)OEM和ODM開(kāi)始涉足這一市場(chǎng),傳統(tǒng)芯片廠商提供的產(chǎn)品無(wú)法滿足汽車(chē)廠商制造具務(wù)獨(dú)特功能的差異化整車(chē)需求,因此汽車(chē)廠商開(kāi)始下場(chǎng)投資,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)自有的汽車(chē)核心芯片。

  在過(guò)去的十年里,汽車(chē)數(shù)字駕駛艙、全寬儀表盤(pán)顯示屏和后排娛樂(lè)屏幕提供了類(lèi)似智能手機(jī)的視覺(jué)體驗(yàn)。因Imagination在3D圖形性能、靈活的多任務(wù)處理和強(qiáng)大的安全性方面的出色表現(xiàn),使其IP產(chǎn)品在汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域受歡迎程度迅速攀升,成為汽車(chē)領(lǐng)域領(lǐng)先的GPU IP供應(yīng)商。

  Imagination此次推出的全新DXS GPU 產(chǎn)品的三大亮點(diǎn)令人驚喜:一是其峰值性能比Imagination上一代汽車(chē)GPU提高了50%,可擴(kuò)展至192 GPixel/s、6 TFLOPS和 24 TOPS;二是計(jì)算工作負(fù)載性能提升多達(dá)十倍;三是引入創(chuàng)新的分布式功能安全機(jī)制,以最小的開(kāi)銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)ASIL-B等級(jí)功能安全?。


圖形渲染和計(jì)算性能雙突破

  現(xiàn)今已進(jìn)入了軟件定義汽車(chē)的時(shí)代,硬件設(shè)計(jì)需要具有長(zhǎng)期屬性,這促使硬件設(shè)計(jì)人員去選擇靈活且可編程的處理器——這些處理器不僅可以處理當(dāng)前的人工智能工作負(fù)載,而且還能適應(yīng)未來(lái)出現(xiàn)的新需求。因此,汽車(chē)用GPU不僅需要強(qiáng)大的圖形圖像渲染能力,同時(shí)也要具備強(qiáng)大的計(jì)算能力。

  據(jù)Imagination產(chǎn)品總監(jiān)章政介紹,Imagination DXS GPU可支持一輛汽車(chē)的所有圖形和計(jì)算要求,算力可從單核0.25 TFLOPS的配置,擴(kuò)展到1.5 TFLOPS的處理能力,這意味著該處理器的峰值性能比Imagination上一代汽車(chē)GPU IP提高了50%。

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Imagination產(chǎn)品總監(jiān)章政


  由于它采用了在D系列PowerVR架構(gòu)中引入的相關(guān)特性,如流水線數(shù)據(jù)主控和2D雙速紋理處理,從而在性能效率上比上一代汽車(chē)GPU IP提高了20%,并確保其在實(shí)際基準(zhǔn)測(cè)試中的表現(xiàn)優(yōu)于競(jìng)品IP內(nèi)核。?

與此同時(shí),DXS針對(duì)下一代車(chē)輛智能所需的計(jì)算工作負(fù)載進(jìn)行了優(yōu)化,如計(jì)算機(jī)視覺(jué)和數(shù)據(jù)處理。通過(guò)將DXS的基礎(chǔ)硬件與新增的FP16流水線和一組新的計(jì)算庫(kù)及AI工具包相結(jié)合,用戶可以在計(jì)算工作負(fù)載方面實(shí)現(xiàn)比上一代產(chǎn)品高達(dá)十倍的性能提升。


第一款帶有“分布式安全機(jī)制”的處理器

  在此之前,?汽車(chē)廠商在實(shí)現(xiàn)功能安全時(shí)普遍采用的是“雙核鎖步法”和“負(fù)載重復(fù)法”,但這兩種方法都需要犧牲硅片面積和負(fù)載性能。雙核鎖步法,硅片面積增加100%;以及工作負(fù)載重復(fù)法,安全工作負(fù)載性能減半。

  現(xiàn)在,采用了全新的“分布式安全機(jī)制”解決方案使DXS在性能、功耗或面積(PPA)開(kāi)銷(xiāo)遠(yuǎn)小于上述兩種方法的情況下,實(shí)現(xiàn)了ASIL-B功能安全。分布式安全機(jī)制利用了當(dāng)今處理器固有的并行性,以及任何線程都不會(huì)被完全利用的事實(shí),將這些線程組合成對(duì),并在空閑時(shí)注入安全測(cè)試,從而在ASIL標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的時(shí)間范圍內(nèi)識(shí)別故障。因此,分布式安全機(jī)制對(duì)GPU性能的影響幾乎為零,而面積代價(jià)極低,估計(jì)僅為10%。?

  據(jù)章政介紹,采用分布式安全機(jī)制是一種更為智能的方法,通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)處理核心的內(nèi)在安全,而不僅僅是依賴于傳統(tǒng)的DCLS(雙核鎖步)方法,雖然后者在某種程度上較為穩(wěn)健,但在面積效率上卻并不理想。

  這種方法的結(jié)果是,可以在幾乎不增加面積開(kāi)銷(xiāo)的情況下維持性能目標(biāo),同時(shí)保持安全完整性。此外,它消除了對(duì)復(fù)雜、繁瑣且經(jīng)常無(wú)效的軟件測(cè)試庫(kù)的需求,簡(jiǎn)化了更廣泛的系統(tǒng)集成要求,從而總體上大幅降低成本。

  更重要的是,這些安全機(jī)制具有足夠的靈活性和可擴(kuò)展性,能夠支持混合關(guān)鍵性系統(tǒng),并且為實(shí)現(xiàn)高可用性的ASIL-D級(jí)別設(shè)備或等效安全標(biāo)準(zhǔn)提供了一條清晰路徑。


?全新計(jì)算庫(kù)和人工智能工具包

  與硬件同時(shí)開(kāi)發(fā)的還有一套新的計(jì)算庫(kù)(imgBLAS、imgNN、imgFFT),它們可幫助軟件開(kāi)發(fā)人員實(shí)現(xiàn)高達(dá)80%的GPU利用率。這也將加速常見(jiàn)計(jì)算工作負(fù)載的處理,如計(jì)算機(jī)視覺(jué)和ADAS系統(tǒng)感知數(shù)據(jù)的預(yù)處理和后處理。?

  這些庫(kù)與新的參考工具包(oneAPI和TVM)相結(jié)合,創(chuàng)建了一個(gè)基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)用軟件棧,軟件開(kāi)發(fā)人員可以利用該軟件棧輕松地將其計(jì)算應(yīng)用移植到基于Imagination IP的硬件上,并最大限度地提高其性能。?


豐富的軟件生態(tài)

  Imagination的汽車(chē)GPU支持OpenGL? ES、Vulkan?、OpenGL?和OpenCL?。它們可運(yùn)行流行的汽車(chē)操作系統(tǒng),如QNX和Green Hills軟件公司的INTEGRITY RTOS,以及Linux和Android?;谟布奶摂M化技術(shù)使Imagination GPU能夠同時(shí)運(yùn)行多達(dá)八個(gè)操作系統(tǒng),并通過(guò)完全的內(nèi)存隔離,實(shí)現(xiàn)完全安全的GPU多任務(wù)處理。Imagination與全球領(lǐng)先的安全關(guān)鍵型圖形和計(jì)算軟件驅(qū)動(dòng)程序和庫(kù)構(gòu)建者和提供商CoreAVI合作開(kāi)發(fā)安全關(guān)鍵型驅(qū)動(dòng)程序,從而為Imagination GPU提供OpenGL SC和Vulkan SC支持。

  “隨著汽車(chē)的自主化程度越來(lái)越高,人們更加重視汽車(chē)能夠以適當(dāng)?shù)姆绞饺z測(cè)和處理故障的能力?!闭抡硎荆癐magination能夠通過(guò)全面覆蓋了硬件和軟件的完整安全性工具包,來(lái)滿足汽車(chē)行業(yè)的復(fù)雜要求。”


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