《電子技術(shù)應(yīng)用》
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實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的成本最小化和安全最優(yōu)化

2021-10-29
作者:Bryce Johnstone,Imagination Technologies 汽車(chē)業(yè)務(wù)總監(jiān)
來(lái)源:Imagination
關(guān)鍵詞: Imagination GPU

人們都說(shuō),,你不能給安全定價(jià),但是當(dāng)我們著眼于整個(gè)汽車(chē)行業(yè)從低到高差距甚廣的價(jià)格范圍,,以及不同價(jià)位所對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)時(shí),,這種說(shuō)法并不一定成立。

這并不是說(shuō)有任何汽車(chē)制造商正在制造不安全的汽車(chē)來(lái)出售給公眾,,而是說(shuō)為了獲得最好,、最全面的現(xiàn)代安全功能,需要付出相應(yīng)的成本,。然而,汽車(chē)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的成本/效益分析在不斷優(yōu)化,,那么我們?nèi)绾文軌蛟诓淮蠓岣邇r(jià)格的情況下,,利用汽車(chē)中已有的技術(shù)來(lái)大幅提升安全性?

安全問(wèn)題就在眼前

當(dāng)我們考慮汽車(chē)安全時(shí),,大多數(shù)人會(huì)立即想到硬件設(shè)備:安全氣囊,、防抱死剎車(chē)和防撞緩沖區(qū)在事故中都會(huì)使用到,,可以確保車(chē)上人員的安全,。但安全不僅僅是要在碰撞中幸存下來(lái),,還需要將系統(tǒng)安裝到位以避免碰撞和故障。

歐盟新車(chē)安全評(píng)鑒協(xié)會(huì)(Euro NCAP)將最高的五星安全等級(jí)定義為:“碰撞保護(hù)整體表現(xiàn)優(yōu)秀,,配備了全面而強(qiáng)大的防碰撞技術(shù)”,。在避免碰撞方面,,我們不僅可以利用最新的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)剎車(chē)及引導(dǎo)車(chē)輛在其車(chē)道上行駛,還可以尋求一種更簡(jiǎn)單的解決方案——避免硬件故障,。

汽車(chē)的機(jī)械故障是事故發(fā)生的主要原因,,因此一種簡(jiǎn)單的解決方案是,,在有可能移除機(jī)械部件的地方,我們就盡量完全移除機(jī)械部件,。每當(dāng)你開(kāi)車(chē)時(shí),,你眼前的那片區(qū)域(儀表盤(pán))恰好就是這種方案所涉及的典型情況。

對(duì)于安全駕駛體驗(yàn)來(lái)說(shuō),,儀表盤(pán)是至關(guān)重要的部分,,負(fù)責(zé)指示速度、檔位和顯示所有車(chē)輛警示燈,,如果這里出現(xiàn)故障,可能會(huì)引發(fā)災(zāi)難性的后果,。這意味著傳統(tǒng)的機(jī)械儀表盤(pán)必須按照嚴(yán)格的公差進(jìn)行設(shè)計(jì)并仔細(xì)組裝,,從而導(dǎo)致這種看似很小的車(chē)輛部件卻擁有高昂的成本。所有價(jià)位的車(chē)輛采用的解決方案都是用數(shù)字顯示器代替機(jī)械儀表盤(pán),,但這可能也會(huì)引發(fā)其他相關(guān)問(wèn)題,。

現(xiàn)代的車(chē)載顯示器需要滿(mǎn)足ISO 26262的ASIL-B等級(jí)認(rèn)證。這意味著需要采取各種適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)支持系統(tǒng)檢查自身的計(jì)算,,從而大幅拉長(zhǎng)故障的平均間隔時(shí)間。這種重復(fù)檢查會(huì)產(chǎn)生巨大的計(jì)算負(fù)擔(dān),,意味著所有事情都需要在瞬間完成兩次,。這同樣造成了成本和效益的問(wèn)題。

為了達(dá)到安全的目的,,中央處理器(CPU)是一種進(jìn)行快速重復(fù)計(jì)算的好方法,,但是你不可能通過(guò)僅使用 CPU 來(lái)渲染出豐富的顯示效果,。這會(huì)導(dǎo)致顯示單調(diào)且無(wú)法交互,,同時(shí)還被安裝在固定的位置上,,雖然這樣價(jià)格實(shí)惠,,但是并不能為駕駛員在其前方和車(chē)輛中控的位置提供最佳內(nèi)容,。傳統(tǒng)上,,另一種選擇是使用圖形處理器(GPU),但這種方式下每一幀都需要兩個(gè)渲染通道,,這意味著盡管豐富的三維(3D)渲染效果會(huì)令駕駛員驚嘆不已,,但背后需要大量的芯片面積和成本來(lái)促成其實(shí)現(xiàn)。

那么,,我們所需要的就是傳統(tǒng)GPU帶來(lái)的令人驚嘆的用戶(hù)體驗(yàn),,以及CPU帶來(lái)的快速計(jì)算能力和低成本,。

在性能和成本雙方面實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性

如果沒(méi)有能夠?qū)⑺惺虑槎甲龊玫男滦突旌嫌?jì)算解決方案出現(xiàn),那么所能做的就是優(yōu)化現(xiàn)有方案,,并對(duì)其進(jìn)行定制設(shè)計(jì),,以符合汽車(chē)的需求,特別是考慮將高端安全功能部署至汽車(chē)制造商價(jià)值最低的車(chē)型中時(shí),??紤]到這一點(diǎn),一款成功的,、用于渲染顯示的汽車(chē) GPU 需要具備可擴(kuò)展性,,同時(shí)要高效且在功能上是安全的,。

在討論可擴(kuò)展性時(shí),,人們幾乎總是希望沒(méi)有限制并且能夠獲得無(wú)限的計(jì)算潛能,。對(duì)于某些情況,如數(shù)據(jù)中心和家用計(jì)算,,這會(huì)非常棒,。不過(guò),很少有人會(huì)談?wù)摰郊軜?gòu)也可以縮小,,其實(shí)在這種情況下,,可以提供同樣高水平的計(jì)算能力和功能,但成本和芯片面積卻只有原來(lái)的一小部分,。

用于現(xiàn)代豪華汽車(chē)的多個(gè) 4K 顯示器的GPU,,和用于小型城市汽車(chē)的簡(jiǎn)單高清顯示器的GPU在架構(gòu)上是相同的,,這樣不僅芯片成本會(huì)降低,其軟件成本也會(huì)降低,,設(shè)計(jì)工程時(shí)間會(huì)減少,,因?yàn)榈讓咏Y(jié)構(gòu)和原理是保持不變的,。

開(kāi)放的工具獲取方式和快速的原型設(shè)計(jì)

隨著通用 GPU 解決方案覆蓋整個(gè)汽車(chē)制造商群體,開(kāi)發(fā)能夠高效運(yùn)行的軟件和系統(tǒng)是我們希望在不影響品質(zhì)的情況下削減成本的下一個(gè)領(lǐng)域,。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),,就需要有易于獲取和使用的工具,,從而優(yōu)化開(kāi)發(fā)體驗(yàn)并盡可能快速地進(jìn)行功能和系統(tǒng)的原型設(shè)計(jì),。Imagination 最近發(fā)布的工作組保護(hù)的OpenCL擴(kuò)展套件就是這樣一個(gè)系統(tǒng),,它可以支持汽車(chē)制造商在一個(gè)封閉的環(huán)境中建立工作模型,,并在大規(guī)模部署之前快速地迭代,。

GPU 并不是道路的終點(diǎn),,但卻是一個(gè)很好的開(kāi)始

采用數(shù)字化方式,,可以在不影響所有重要的 NCAP 評(píng)級(jí)的情況下節(jié)省成本,,如果使用了合適的 GPU,,所節(jié)省的成本將會(huì)更多,。除了使用GPU這種優(yōu)選方法來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)數(shù)字化安全以外,現(xiàn)代的ADAS 和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)都需要特定的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器(NNA)來(lái)執(zhí)行自身的計(jì)算,。

通過(guò)對(duì)其整個(gè)價(jià)值鏈采用一種全面的方法,同時(shí)找到一種從最小的單核一直到用于全自動(dòng)駕駛汽車(chē)的多核方案都涵蓋其中的解決方案(如Imagination支持單核和多核形態(tài)的BXS GPU和Series4 NNA),,汽車(chē)制造商可以節(jié)省時(shí)間和成本,,并且在任何價(jià)位的車(chē)型上都能以?xún)?yōu)質(zhì)的體驗(yàn)贏(yíng)得客戶(hù)。

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