Imagination推出性能最高且具有高等级功能安全性的汽车GPU IP

2024年9月11日 – 全球领先的半导体IP提供商Imagination Technologies（以下简称“Imagination”）今日宣布：推出其最新的、用于车载智能和交互的汽车图形处理器（GPU）IP 产品 Imagination DXS GPU 。全新的 DXS 是一款可扩展、灵活的 GPU IP，专为处理驾驶舱、信息娱乐和高级驾驶辅助系统中的图形和计算工作负载而打造。该处理器在分布式安全性方面引入了多项新的创新，消除了在 Imagination处理器上实现 ASIL-B 等级功能安全的额外开销。目前，该产品已经获得了汽车市场的使用许可。

Imagination DXS GPU 可支持一辆汽车的所有图形和计算要求，算力可从单核 0.25 TFLOPS 的配置，扩展到 1.5 TFLOPS 的处理能力，这意味着该处理器的峰值性能比 Imagination 上一代汽车 GPU IP 提高了 50%。Imagination独特的多核技术可实现两核、三核和四核配置，而内核之间的低带宽总线和对隔离的支持，也使IMG DXS 可适用于多晶粒芯片（chiplet）。它采用了在 D系列 PowerVR 架构中引入的相关特性，如流水线数据主控和2D双速纹理处理，从而在性能效率上比上一代汽车 GPU IP 提高了20%，并确保其在实际基准测试中的表现优于竞品 IP 内核。

Moor Insights & Strategy 的首席分析师 Anshel Sag 表示：“ Imagination是汽车领域领先的 GPU IP 供应商。过去十年中，汽车中对像素处理的需求大幅增长，数字驾驶舱、全宽仪表盘显示屏和后排娱乐屏幕提供了类似智能手机的视觉体验。Imagination 在3D图形性能、灵活的多任务处理和强大的安全性方面的出色表现使其受欢迎程度迅速攀升。”

DXS 针对下一代车辆智能所需的计算工作负载进行了优化，如计算机视觉和数据处理。通过将 DXS 的基础硬件与新增的 FP16 流水线和一组新的计算库及 AI 工具包相结合，用户可以在计算工作负载方面实现比上一代产品高达十倍的性能提升。

“GPU在汽车中的角色不再仅限于图形处理。” Imagination首席产品官 James Chapman 表示，“在软件定义汽车时代中，硬件设计需要具有长期属性，这促使硬件设计人员去选择灵活且可编程的处理器；这些处理器不仅可以处理当前的人工智能工作负载，而且还能适应未来出现的新需求。如今，我们的汽车GPU不仅因其渲染能力而广受欢迎，同时也因其计算能力备受青睐。”

Imagination第一款带有“分布式安全机制”的处理器

根据 ISO 26262 汽车安全完整性等级（ASIL）体系，汽车上运行的所有功能都要根据潜在风险进行等级认证。汽车制造商及其供应商必须确保支持该功能实现的组件都符合故障检测和处理的必要标准，其中 ASIL-A 等级的要求最低，ASIL-D 等级的要求最全面。

由于采用了全新的“分布式安全机制”解决方案使 DXS 在性能、功耗或面积（PPA）开销远小于现有的两种主要方法的情况下，实现了 ASIL-B 功能安全。现有的两种主要方法是：双核锁步法，硅片面积增加 100%；以及工作负载重复法，安全工作负载性能减半。

分布式安全机制对GPU性能的影响几乎为零，而面积代价极低，估计仅为10%。 它利用了当今处理器固有的并行性，以及任何线程都不会被完全利用的事实。获得专利的机制将这些线程组合成对，并在空闲时注入安全测试，从而在 ASIL 标准设定的时间范围内识别故障。

全新计算库和人工智能工具包

与硬件同时开发的还有一套新的计算库（imgBLAS、imgNN、imgFFT），它们可帮助软件开发人员实现高达 80% 的 GPU 利用率。这也将加速常见计算工作负载的处理，如计算机视觉和 ADAS 系统感知数据的预处理和后处理。

这些库与新的参考工具包（oneAPI和TVM）相结合，创建了一个基于开放标准的实用软件栈，软件开发人员可以利用该软件栈轻松地将其计算应用移植到基于 Imagination IP 的硬件上，并最大限度地提高其性能。

“软件的可移植性和利用异构硬件的能力对汽车行业的未来至关重要。UXL 基金会希望通过开源方式持续开发 oneAPI 标准，为开发人员实现这一目标提供清晰而便捷的途径。”UXL 基金会指导委员会主席 Rod Burns 表示。“Imagination长期以来一直支持我们生态系统，他们今天发布的计算软件解决方案强化了他们基于开放标准，来为开发者构建最佳路径的承诺。”

“澎峰科技（PerfXLab Technologies）为希望加速人工智能应用的公司开发异构计算软件栈和基础设施解决方案。”澎峰科技首席执行官张先轶表示。“我们正在使用 Imagination 的计算软件解决方案，在 Imagination GPU 上运行各种人工智能应用，包括我们的 LLM 推理引擎 PerfXLM 。与 CPU 方案相比，我们到目前为止已实现的性能提升就高达 100%，而且只需花费很少的时间来进行移植。”

软件

Imagination的汽车GPU支持OpenGL® ES、Vulkan®、OpenGL®和OpenCL™。它们可运行流行的汽车操作系统，如 QNX 和 Green Hills 软件公司的INTEGRITY RTOS，以及Linux和Android。基于硬件的虚拟化技术使Imagination GPU能够同时运行多达八个操作系统，并通过完全的内存隔离，实现完全安全的GPU多任务处理。Imagination与全球领先的安全关键型图形和计算软件驱动程序和库构建者和提供商 CoreAVI 合作开发安全关键型驱动程序，从而为Imagination GPU 提供 OpenGL SC 和 Vulkan SC 支持。

“随着汽车的自主化程度越来越高，人们更加重视汽车能够以适当的方式去检测和处理故障的能力。” CoreAVI 首席市场和销售官兼副首席执行官 Dan Joncas 表示。“通过与我们合作，Imagination能够通过全面覆盖了硬件和软件的完整安全性工具包，来满足汽车行业的复杂要求。”