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先進汽車GPU的高速和高效開發(fā)將加速智能駕駛的更廣泛普及

2025-02-22
作者:Imagination高級首席解決方案架構師 章政
來源:Imagination
關鍵詞: Imagination GPU

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根據(jù)工業(yè)和信息化部裝備一司發(fā)布的消息:2025年1月,,中國汽車產銷分別完成245萬輛和242.3萬輛,產量同比增長1.7%,,銷量同比下降0.6%。其中,,新能源汽車產銷分別完成101.5萬輛和94.4萬輛,,同比分別增長29%和29.4%,新能源汽車新車銷量達到汽車新車總銷量的38.9%,;乘用車產銷分別完成215.1萬輛和213.3萬輛,,同比分別增長3.3%和0.8%。中國汽車工業(yè)在繼續(xù)保持全球產量第一的同時,,也在加速電氣化進程,同時也在不斷推進智能化,。圖形處理器(GPU)已經(jīng)成為智能駕駛和新一代座艙中,,被用以實現(xiàn)先進駕駛輔助(ADAS)或者自動駕駛(AD),或者處理更多的屏顯,、實現(xiàn)人機互動和汽車與環(huán)境互動的核心處理器件之一,,基于GPU開發(fā)的智駕芯片和智能座艙芯片具有廣闊的前景。

作為世界第四大芯片IP公司,,Imagination在全球汽車GPU IP市場一直處于領先地位,,并專為汽車市場開發(fā)了XS系列GPU,該系列最新的DXS是一款可擴展,、靈活的GPU IP,,專為處理駕駛艙、信息娛樂和高級駕駛輔助系統(tǒng)中的圖形和計算工作負載而打造,。該處理器不僅以單核1.5TFLOPS的處理能力在計算性能方面引領行業(yè)同儕,,而且還引入多項創(chuàng)新實現(xiàn)了分布式安全性,消除了芯片設計公司以往為實現(xiàn)ASIL-B等級功能安全而產生的額外開銷,。目前,,采用這種創(chuàng)新的、低成本的分布式安全機制DXS GPU已通過了ASIL-B汽車功能安全性認證。?

除了上面提到的算力和分布式安全等硬件方面的創(chuàng)新,,Imagination還為DXS系列GPU配置了全面的計算庫和工具鏈,,以期望提升開發(fā)效率和充分釋放DXS GPU的性能方面,從而進一步加速智能駕駛芯片的設計和普及,。


深度優(yōu)化的全新底層計算庫提升開發(fā)效率

Imagination提供的一系列底層計算庫都經(jīng)過深度軟件調優(yōu),。全新計算庫和人工智能工具包,可幫助軟件開發(fā)人員實現(xiàn)高達80%的GPU利用率,。這也將加速常見計算工作負載的處理,,如計算機視覺和ADAS系統(tǒng)感知數(shù)據(jù)的預處理和后處理。這一套與DXS GPU硬件同時完成開發(fā)的計算庫包括:

傅里葉變換加速庫(imgFFT)

傅里葉變換加速庫(imgFFT)在智能駕駛領域是處理傳感器數(shù)據(jù)的得力助手,。智能汽車搭載的雷達,、攝像頭等傳感器會生成海量數(shù)據(jù),imgFFT能快速將時域數(shù)據(jù)轉換到頻域,。例如,,毫米波雷達不斷發(fā)射和接收電磁波,產生的時域信號經(jīng) imgFFT 處理后,,車輛可清晰分辨出周邊物體的速度,、距離等信息。在圖像識別方面,,攝像頭拍攝的圖像數(shù)據(jù),,通過 imgFFT頻域數(shù)據(jù)分析提取,可突出圖像中的邊緣,、紋理等關鍵特征,,使圖像識別算法能更精準地識別道路標志、車道線以及其他車輛,,幫助車輛提前做出反應,,極大地提升了自動駕駛系統(tǒng)的環(huán)境感知能力和安全性。

線性代數(shù)庫(imgBLAS)

線性代數(shù)庫(imgBLAS)為智能駕駛中的復雜運算提供了高效支持,。在路徑規(guī)劃算法里,,imgBLAS的矩陣運算能力發(fā)揮著關鍵作用。當車輛規(guī)劃行駛路線時,,要綜合考慮地圖數(shù)據(jù),、實時路況、自身位置等信息,,這些都以矩陣形式呈現(xiàn),。借助 imgBLAS的矩陣乘法、加法等優(yōu)化函數(shù),,車輛能快速計算出不同路徑的成本和可行性,,找到最優(yōu)行駛路徑。在機器學習模型訓練中,imgBLAS同樣不可或缺,。像訓練用于預測交通流量的模型時,,涉及大量數(shù)據(jù)的矩陣運算,imgBLAS能大幅提升運算速度,,縮短模型訓練時間,,使模型更快適應路況變化,為自動駕駛決策提供更準確的依據(jù),。

神經(jīng)網(wǎng)絡庫(imgNN)

神經(jīng)網(wǎng)絡庫(imgNN)是推動自動駕駛技術智能化的核心力量,。在自動駕駛系統(tǒng)的深度學習模型中,imgNN為模型的訓練和推理提供了有力支持,。在訓練階段,,imgNN優(yōu)化了模型參數(shù)更新的計算過程,加速了模型的收斂速度,,使模型能夠更快地學習到圖像中各類物體的特征,。在實際駕駛中,模型進入推理階段,,imgNN能夠高效處理攝像頭傳來的圖像數(shù)據(jù),,迅速識別出車輛、行人,、障礙物等目標,,并準確判斷其位置和運動狀態(tài),幫助車輛及時做出制動,、避讓等決策,,使得自動駕駛系統(tǒng)的反應更加靈敏、決策更加精確,,有力地推動了自動駕駛技術從理論走向實際應用。

Imagination還將其開發(fā)庫與oneAPI Toolkit,、TensorGraph Reference Kit進行對接和優(yōu)化,,無論開發(fā)者在何種架構、平臺上開發(fā),,或是使用開源框架,,都能無縫使用這些庫,極大地提升了開發(fā)環(huán)境選擇的靈活性,。


Imagination 的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)構建

Imagination致力于解決GPU開發(fā)的局限性問題,,為開發(fā)者們提供了一套全面且極具創(chuàng)新性的解決方案。Imagination構建了領域專家合作伙伴的生態(tài)系統(tǒng),,與UXL基金會緊密合作,,通過開源持續(xù)推動oneAPI標準的發(fā)展,為開發(fā)者開辟了一條清晰且便捷的道路,以便實現(xiàn)軟件的可移植性,,并有效利用異構硬件,。這一方案不僅打破了硬件廠商的壁壘,還極大地提升了開發(fā)效率,,讓開發(fā)者能夠專注于算法優(yōu)化和應用創(chuàng)新,,從而在激烈的技術競爭中占據(jù)優(yōu)勢。

UXL 基金會,,即 Unified Acceleration Foundation,,是在當前全球 GPU 開發(fā)格局下應運而生的重要組織,其愿景是打破少數(shù)廠商利用其軟件平臺與 GPU 硬件構建的封閉生態(tài)系統(tǒng)帶來的限制,,使全球開發(fā)者可以不依賴某一特定軟件平臺進行 AI 和其他應用程序開發(fā),,從而使其他硬件廠商的 GPU 在軟件開發(fā)后解決適配上面臨的諸多困難。在此背景下,,高通,、谷歌、英特爾,、Imagination Technologies和三星等科技巨頭聯(lián)合成立了 UXL 基金會,。

UXL 基金會的目標是構建一個開源項目,打造一套能驅動多種GPU等加速器芯片的軟件和工具,,使開發(fā)者的代碼能在任何機器上運行,,而無需考慮具體使用何種芯片和硬件,以此推動建立開放標準的生態(tài)系統(tǒng),,打破硬件與軟件之間的壁壘,,統(tǒng)一異構計算生態(tài)。UXL基金會致力于軟件開發(fā)移植和成果復用,,通過構建開源項目和制定統(tǒng)一標準簡化開發(fā)流程,。它基于oneAPI來提供跨平臺編程接口和工具,如oneDPL,、oneDNN等,,以促進軟件快速移植和開發(fā)效率。

因此,,Imagination積極參與發(fā)起UXL 基金會,,并為此提供了諸多技術貢獻,還積極支持開放社區(qū)與協(xié)作機制,,推動全球的開發(fā)者可以在社區(qū)中共享代碼,、分享經(jīng)驗和交流創(chuàng)新成果。目前,,Imagination及其客戶和合作伙伴通過oneAPI,,攜手解決了軟件開發(fā)移植過程中遇到的許多問題,,不僅有效地支持了開發(fā)者去提升開發(fā)效率,還可加速軟件移植和實現(xiàn)無形資產的全面復用,。

全面的工具加速開發(fā)項目應用落地

Imagination的PVRTune工具為開發(fā)者提供了精確的性能分析支持,。該工具專門針對包括新推出的DXS GPU在內的PowerVR器件進行硬件級別的性能深度剖析。利用PVRTune,,開發(fā)者能夠實時監(jiān)控GPU負載,、內存帶寬等關鍵性能指標。在識別問題后,,能夠迅速定位性能瓶頸,,優(yōu)化代碼結構,從而顯著提升應用的運行效率,。PVRTune還支持多線程調試,,協(xié)助開發(fā)者均衡各線程負載,預防資源沖突,。通過其直觀的可視化界面,,開發(fā)者可以清晰地查看性能數(shù)據(jù),并精確調整參數(shù),,進一步優(yōu)化應用性能,,確保即便在復雜場景中也能保持高效運行。

此外,,Imagination也致力于為開發(fā)者們提供參考計算和AI工具包,,助力客戶在實際應用中充分利用計算庫。該參考計算和AI工具包已在客戶和合作伙伴的項目開發(fā)中實現(xiàn)了許多成功范例,。例如,,澎峰科技基于Imagination的計算庫構建AI解決方案,借助參考工具包,,在Imagination GPU上運行各類人工智能應用,,其中大語言推理引擎PerfXLM相較于CPU方案,性能提升高達100%,,且移植耗時極短,。

DXS GPU將Imagination 的綜合優(yōu)勢全面帶入智能汽車領域

目前,已有領先汽車芯片企業(yè)購買了Imagination的DXS系列汽車GPU IP的授權,,預計在不久的將來,業(yè)界將看到采用DXS GPU IP開發(fā)的高算力,、具有功能安全性的智駕芯片,。這些智駕芯片除了充分發(fā)揮Imagination獨特的PowerVR GPU架構、在行業(yè)內領先的HyperLane硬件隔離技術等創(chuàng)新,,也為最終應用的開發(fā)者提供了從生態(tài)系統(tǒng),、底層庫,、性能分析工具到參考工具包的全方位支持,有效解決了傳統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的局限性問題,。從而推動開發(fā)者發(fā)揮GPU技術在更靈活,、更通用和生命周期更長等方面的優(yōu)勢,助力智駕芯片開發(fā)者快速實現(xiàn)高質量創(chuàng)新,。

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