編者按：日前， Imagination Technologies宣布推出一款用于車載智能和交互的汽車圖形處理器（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、信息娛樂和高級駕駛輔助系統(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等級功能安全的額外開銷。

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

　　在過去的十年里，汽車數(shù)字駕駛艙、全寬儀表盤顯示屏和后排娛樂屏幕提供了類似智能手機(jī)的視覺體驗(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)品在汽車應(yīng)用領(lǐng)域受歡迎程度迅速攀升，成為汽車領(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，以最小的開銷實(shí)現(xiàn)ASIL-B等級功能安全?。

圖形渲染和計(jì)算性能雙突破

　　現(xiàn)今已進(jìn)入了軟件定義汽車的時(shí)代，硬件設(shè)計(jì)需要具有長期屬性，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)未來出現(xiàn)的新需求。因此，汽車用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GPU IP提高了50%。

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GPU IP提高了20%，并確保其在實(shí)際基準(zhǔn)測試中的表現(xiàn)優(yōu)于競品IP內(nèi)核。?

與此同時(shí)，DXS針對下一代車輛智能所需的計(jì)算工作負(fù)載進(jìn)行了優(yōu)化，如計(jì)算機(jī)視覺和數(shù)據(jù)處理。通過將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）開銷遠(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，并在空閑時(shí)注入安全測試，從而在ASIL標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的時(shí)間范圍內(nèi)識別故障。因此，分布式安全機(jī)制對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銷的情況下維持性能目標(biāo)，同時(shí)保持安全完整性。此外，它消除了對復(fù)雜、繁瑣且經(jīng)常無效的軟件測試庫的需求，簡化了更廣泛的系統(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)算庫和人工智能工具包

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

　　這些庫與新的參考工具包（oneAPI和TVM）相結(jié)合，創(chuàng)建了一個(gè)基于開放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)用軟件棧，軟件開發(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GPU支持OpenGL? ES、Vulkan?、OpenGL?和OpenCL?。它們可運(yùn)行流行的汽車操作系統(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)程序和庫構(gòu)建者和提供商CoreAVI合作開發(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。

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