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恩智浦持續(xù)推進(jìn)MCU成為機(jī)器學(xué)習(xí)高效平臺(tái)

2018-11-12
作者:于寅虎
來源:電子技術(shù)應(yīng)用
關(guān)鍵詞: 恩智浦 微控制器

編者按:五年前,恩智浦資深副總裁兼微控制器業(yè)務(wù)線總經(jīng)理Geoff Lees曾預(yù)測(cè),,全球微控制器的市場(chǎng)的推動(dòng)力將來自于物聯(lián)網(wǎng)。過去的五年驗(yàn)證了他的預(yù)言,,MCU的增長空間就是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)MCU的性能和的功耗提出了新的要求,推動(dòng)了新一輪MCU的更新?lián)Q代,。

 

人工智能和大數(shù)據(jù)推動(dòng)著工業(yè)界升級(jí)換代,,限于數(shù)據(jù)傳輸帶寬和速率的制約,加強(qiáng)邊緣計(jì)算能力正在日益成為解決這下瓶頸的重要手段,。

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恩智浦半導(dǎo)體微控制器事業(yè)部全球產(chǎn)品總監(jiān)曾勁濤表示,,作為邊緣計(jì)算領(lǐng)域重要的處理核心,下一代MCU(微控制器)的增長點(diǎn)就是在機(jī)器學(xué)習(xí),,推動(dòng)終端的機(jī)器學(xué)習(xí)能力是下一代MCU的增長點(diǎn),。

恩智浦所要做的不是基于云端的機(jī)器學(xué)習(xí)解決方案,而是聚焦于邊緣計(jì)算領(lǐng)域的人工智能計(jì)算,,從32位的MCU到i.MX6,,都可以作為終端處理的機(jī)器學(xué)習(xí),客戶應(yīng)用它們作為終端的計(jì)算,。

為了推進(jìn)MCU(微控制器)在邊緣計(jì)算中機(jī)器學(xué)習(xí)能力的普及,,恩智浦近幾年不斷加大戰(zhàn)略布局,持續(xù)推進(jìn)使得MCU成為邊緣計(jì)算領(lǐng)域機(jī)器學(xué)習(xí)的重要平臺(tái),。

 

邊緣智能環(huán)境(eIQ):基于 MCU的機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)工具包

    借助恩智浦面向重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域推出的eIQ邊緣智能軟件環(huán)境和可自定義的系統(tǒng)級(jí)解決方案,,邊緣節(jié)點(diǎn)開發(fā)人員如今可利用數(shù)學(xué)升級(jí)來推動(dòng)云上機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)的歷史性發(fā)展。

    據(jù)曾勁濤介紹,,eIQ軟件環(huán)境包括構(gòu)建和優(yōu)化云訓(xùn)練ML模型所需的工具,,可在工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和汽車應(yīng)用等各領(lǐng)域資源受限的邊緣設(shè)備中高效運(yùn)行,。一鍵式完成生產(chǎn)的解決方案專門面向語音,、視覺和異常檢測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域。通過節(jié)省成為ML專家所需的大量投資,,恩智浦使成千上萬家產(chǎn)品需要機(jī)器學(xué)習(xí)功能的客戶得償所愿,。

    在恩智浦整個(gè)微控制器(MCU)和應(yīng)用處理器產(chǎn)品線的支持下,eIQ可提供開發(fā)人員在邊緣設(shè)備中實(shí)施ML所需的構(gòu)件塊,。

    曾勁濤表示,,恩智浦eIQ緊跟ML不斷發(fā)展的步伐,持續(xù)進(jìn)行擴(kuò)展以包括下列功能:數(shù)據(jù)采集和管理工具,;適用于各種神經(jīng)網(wǎng)(NN)框架和推理引擎的模型轉(zhuǎn)換功能,,例如TensorFlow Lite、Caffe2、CNTK和Arm? NN,;支持新興的NN公司,,例如GLOW和XLA;傳統(tǒng)ML算法(例如支持向量機(jī)和隨機(jī)森林),;以及在恩智浦嵌入式處理器上部署異構(gòu)處理模型的工具,。

    此外,恩智浦最近還推出了一款軟件基礎(chǔ)架構(gòu)(稱為EdgeScale),,旨在通過集中實(shí)現(xiàn)ML應(yīng)用來統(tǒng)一邊緣設(shè)備中的數(shù)據(jù)收集,、管理和處理方式。EdgeScale可與基于云的人工智能(AI)/ML服務(wù)無縫集成,,并支持在所有恩智浦設(shè)備(從低成本MCU到高性能i.MX和Layerscape應(yīng)用處理器)上部署云訓(xùn)練模型和推理引擎,。

 

面向機(jī)器學(xué)習(xí)打造全新系列安全MCU

為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備和云至邊緣連接安全的愿景,恩智浦半導(dǎo)體將強(qiáng)化的安全子系統(tǒng)和軟件集成到安全執(zhí)行環(huán)境(SEE)中,,以提升信任,、隱私和保密方面的性能標(biāo)準(zhǔn)。因而,,恩智浦推出了基于Cortex-M33的解決方案LPC5500微控制器和i.MX RT600跨界處理器,。

據(jù)曾勁濤介紹,為了提升機(jī)器學(xué)習(xí)速度和DSP計(jì)算性能,,恩智浦具有戰(zhàn)略性地選擇了Cortex-M33架構(gòu),,充分利用Armv8-M架構(gòu)的首次全面功能實(shí)施方案。與現(xiàn)有的Cortex-M3/M0 MCU相比,,具有顯著的性能和安全平臺(tái)優(yōu)勢(shì)(分別實(shí)現(xiàn)了超過15%至65%的改進(jìn)),。

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LPC5500 平臺(tái)是一款面向工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的多核Cortex-M33 MCU,單核或雙核Cortex-M33集成了DC-DC轉(zhuǎn)換器,,可提供業(yè)界領(lǐng)先的性能,,而功率預(yù)算低于同類產(chǎn)品,最高達(dá)到90 CoreMarks/mA,。高密度片上存儲(chǔ)器,,提供最多640KB閃存和320KB SRAM,可高效執(zhí)行復(fù)雜的邊緣應(yīng)用,。此外,,恩智浦的自動(dòng)可編程邏輯單元用于分擔(dān)并執(zhí)行用戶定義任務(wù),從而增強(qiáng)實(shí)時(shí)并行性能,。

i.MX RT600跨界平臺(tái) 是另外一款面向?qū)崟r(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)/人工智能(AI)應(yīng)用的能效優(yōu)化Cortex-M33/DSP MCU,,具有較寬的電壓和性能范圍,采用最高300MHz的Cortex-M33和600MHz的Cadence? Tensilica? HiFi 4 DSP,,提供最多4.5MB的共享片上SRAM ,,可實(shí)現(xiàn)高效本地音頻預(yù)處理、沉浸式3D音頻播放和支持語音的體驗(yàn)。為DSP提供4個(gè)32位MAC,、矢量浮點(diǎn)功能單元,、256位寬訪問數(shù)據(jù)總線,以及特殊激活函數(shù)(例如Sigmoid等傳遞函數(shù))的DSP擴(kuò)展,,進(jìn)一步增強(qiáng)機(jī)器學(xué)習(xí)性能,。

 

多重防護(hù)確保邊緣領(lǐng)域機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)安全

作為老牌的MCU(微控制器)供應(yīng)商,恩智浦依靠自身的安全技術(shù)專業(yè)知識(shí),,構(gòu)建出通過硬件實(shí)現(xiàn)的多層保護(hù)機(jī)制。這種分層安全方法對(duì)于物理保護(hù)和運(yùn)行時(shí)保護(hù)至關(guān)重要,,可通過以下方式來保護(hù)嵌入式系統(tǒng):1,、基于硬件的不可變“信任根”的安全引導(dǎo);2,、基于證書的安全調(diào)試身份驗(yàn)證,;3、加密的片上固件存儲(chǔ),,提供實(shí)時(shí)的無延遲解密,。

曾勁濤表示,這些功能與Armv8-M TrustZone?和內(nèi)存保護(hù)單元(MPU)的Arm Cortex-M33增強(qiáng)功能相結(jié)合,,利用基于硬件的存儲(chǔ)器映射隔離來實(shí)現(xiàn)基于特權(quán)的資源和數(shù)據(jù)訪問,,從而實(shí)現(xiàn)物理保護(hù)和運(yùn)行時(shí)保護(hù)。 

另外,,在新款MCU產(chǎn)品中還增加了恩智浦獨(dú)特的安全增強(qiáng)功能,。

恩智浦基于ROM的安全引導(dǎo)過程奠定了設(shè)備可信任度的基石,它利用設(shè)備唯一密鑰,,創(chuàng)建不可變的硬件“信任根”,。這些密鑰現(xiàn)在能夠由基于SRAM的物理防克隆技術(shù)(PUF)在本地按需生成,該技術(shù)利用SRAM位單元固有的自然變異特性,。這樣就可實(shí)現(xiàn)最終用戶與原始設(shè)備制造商(OEM)之間的封閉式事務(wù)處理,,從而杜絕在可能不安全的環(huán)境中進(jìn)行第三方密鑰處理。另外,,密鑰也可通過基于Fuse的傳統(tǒng)方法來注入,。

此外,恩智浦的SEE通過對(duì)SRAM PUF的創(chuàng)新利用,,生成設(shè)備唯一的密鑰,,從而改進(jìn)了邊緣至邊緣、云至邊緣通信的對(duì)稱和非對(duì)稱加密,。通過可信計(jì)算組織(TCG)制定的設(shè)備識(shí)別構(gòu)成引擎(DICE)安全標(biāo)準(zhǔn),,公鑰基礎(chǔ)設(shè)施(PKI)或非對(duì)稱加密的安全性得以增強(qiáng)。SRAM PUF根據(jù)DICE的要求,確保唯一設(shè)備密鑰(UDS)的保密性,。

據(jù)悉,,新推出的解決方案支持非對(duì)稱加密加速(RSA中密鑰長度為1024至4096位,ECC),,還支持最多256位的對(duì)稱加密和哈希(AES-256和SHA2-256),,提供針對(duì)mbedTLS優(yōu)化的庫。

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