嵌入式 GPU 改善 ADAS 傳感器數(shù)據(jù)傳輸性能
目前，先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)最大的趨勢(shì)是，從不斷增加的離散傳感器中，獲取更高品質(zhì)的傳感器數(shù)據(jù)，從而增強(qiáng)系統(tǒng)功能。這樣，系統(tǒng)可以更好地理解環(huán)境，故而改善性能，更好地協(xié)助駕駛員進(jìn)行操作。增加輸入數(shù)據(jù)將增加成本：運(yùn)行足夠快，可以為系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)和性能帶來(lái)顯著的差異化。
本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，圖行處理單元(GPU)因?yàn)槠涓叨炔⑿星乙酝掏铝繛閷?dǎo)向的特性，非常適合解決這一挑戰(zhàn)。因此，目前領(lǐng)先的ADAS廠商開(kāi)始利用嵌入式GPU，以使汽車的性能和功能實(shí)現(xiàn)跨越式提升。
從歷史上看，GPU在汽車技術(shù)層面的應(yīng)用更為傳統(tǒng)：駕駛顯示, 消費(fèi)者對(duì)其新購(gòu)置的汽車有了越多越多的期待，希望汽車的技術(shù)更新能跟上智能手機(jī)等設(shè)備更新的步伐。尺寸更大、分辨率更高且反應(yīng)更迅速的顯示屏故而成為眾望所歸，其使得駕駛員與乘客能夠以更現(xiàn)代的方式進(jìn)行交流，這種體驗(yàn)正如智能手機(jī)一樣。因此，從核數(shù)不多的，并行計(jì)算能力不強(qiáng)的CPU 切換到 集成芯片，這類芯片集成了具有強(qiáng)大圖形和并行計(jì)算能力的GPU，可滿足汽車駕駛中的多屏交互顯示需求從尺寸較小、動(dòng)力不足的CPU或微控制器轉(zhuǎn)移到更強(qiáng)大的GPU上成為必需，以此來(lái)驅(qū)動(dòng)這樣一款新顯示屏。鑒于此點(diǎn)，嵌入式GPU在這方面取得了明顯的進(jìn)展。
相比傳統(tǒng)的渲染，ADAS 對(duì)GPU 提出了不同的應(yīng)用需求。 這些應(yīng)用需求有別于一般的繪圖渲染，其更強(qiáng)調(diào)GPU 的并行計(jì)算能力，對(duì)圖像進(jìn)行分析和處理。ADAS使用GPU會(huì)有一些不同的需求。例如，ADAS和全自動(dòng)駕駛平臺(tái)將使用GPU來(lái)分析傳感器數(shù)據(jù)，以此迅速做出反應(yīng)。且這些數(shù)據(jù)不僅來(lái)自傳感器，還來(lái)自攝像頭。圖像處理本身就是GPU要處理的問(wèn)題，且?guī)缀跞魏我环N計(jì)算密集型并行計(jì)算都與其是完美組合。未來(lái)的ADAS和全自動(dòng)駕駛平臺(tái)若不有效利用GPU和特定功能加速器，則將會(huì)迅速被時(shí)代淘汰。
未來(lái)ADAS平臺(tái)所需的性能水平迫使GPU日益增大，制造成本也會(huì)相應(yīng)地增加。平臺(tái)廠商將共同分擔(dān)這個(gè)成本，且與配置在汽車中的其他系統(tǒng)共享GPU。但前提是，GPU支持硬件加速虛擬化。有了虛擬化，GPU才可以被多個(gè)操作環(huán)境共享，且這些環(huán)境不會(huì)意識(shí)到彼此的存在（因此能夠互相影響）。
想象一下，若是儀表板軟件故障，會(huì)影響到駕駛員輔助系統(tǒng)的正確操作。GPU支持的虛擬化執(zhí)行環(huán)境則可以提供保護(hù)，以安全且關(guān)鍵的行為分擔(dān)昂貴的成本。虛擬化通過(guò)硬件支持，每個(gè)環(huán)境使用完全獨(dú)立的地址空間，并通過(guò)硬件支持重啟或驅(qū)逐有錯(cuò)誤行為的環(huán)境。這種隔離十分關(guān)鍵，既可以合作使用GPU，又可以使駕駛員輔助系統(tǒng)等關(guān)鍵軟件不受其他外物的干擾。
除了GPU的并行性能適合于應(yīng)對(duì)現(xiàn)代汽車中的諸多問(wèn)題，當(dāng)下，適合于ADAS應(yīng)用程序的大多數(shù)GPU都具有一個(gè)特定的屬性，使之契合于機(jī)器學(xué)習(xí)，即：快速混合精度計(jì)算。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的許多部分也可以按您所預(yù)期的那樣以較低的精確度運(yùn)行。
以較低精確度運(yùn)行(通常較低指的是小于32位)在嵌入式GPU中可以保證功率?；蛘哒f(shuō)，保持與高精確相似的功耗，但獲得更高的性能。這就是為何GPU可以提供全速率單精度，或以一半精確度獲得雙倍速率。其功率并未增加，但性能卻增加了一倍。有很多方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，如在GPU設(shè)計(jì)中平衡面積和功率，或者采用嵌入式GPU設(shè)計(jì)中使用的多種方法。
ImaginaTIon 的PowerVRGPU有一套非常適合于ADAS和全自動(dòng)駕駛汽車的屬性。目前，PowerVR GPU內(nèi)核計(jì)算架構(gòu)的設(shè)計(jì)非常完整，在精簡(jiǎn)精確度計(jì)算，特別是半精確度浮點(diǎn)（F16）中，其將提供高速的性能和卓越低功耗。這非常適合通用圖形處理。當(dāng)使用GPU用于非圖形任務(wù)，如運(yùn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，我們也可以對(duì)其加以利用，將其作為設(shè)計(jì)的核心力量。我們?cè)谠O(shè)計(jì)F16硬件時(shí)，使用的是與全精度（F32）獨(dú)立的數(shù)據(jù)通路。雖然因共享數(shù)據(jù)通路的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單從而應(yīng)用較為普遍，但獨(dú)立硬件可以使我們得到最佳的功耗狀態(tài)，且更具效率，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中，每個(gè)數(shù)據(jù)通路都會(huì)按需求處理任務(wù)。
現(xiàn)代PowerVR GPU也支持完全的硬件虛擬化，即在上下文之間完全隔離地共享GPU，并且提供上下文管理及設(shè)置其優(yōu)先級(jí)所需的支持，有助于ADAS平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)以及運(yùn)行所需達(dá)到的性能。這樣，ADAS平臺(tái)設(shè)計(jì)者可以將GPU作為汽車整體系統(tǒng)架構(gòu)的第一級(jí)組件，同時(shí)允許系統(tǒng)供應(yīng)商分期償還投資，允許GPU加速IVI 和ICE軟件，充分給予消費(fèi)者在這些技術(shù)中所尋求的體驗(yàn)。
具有最佳的功耗效率和內(nèi)存帶寬PowerVR GPU微架構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以提供一個(gè)契合汽車技術(shù)需求平衡的GPU設(shè)計(jì)。其系統(tǒng)具有絕佳的性能，顯示屏尺寸越來(lái)越大且分辨率越來(lái)越高，駕駛員和乘客可以有效地互動(dòng)，這個(gè)設(shè)計(jì)本身便是非常符合下一代ADAS應(yīng)用程序的發(fā)展趨勢(shì)。尤其是，當(dāng)下一代ADAS和全自動(dòng)駕駛汽車到來(lái)的時(shí)候，任何有助于GPU固有優(yōu)勢(shì)的事物，尤其是在圖像分析或并行信號(hào)處理領(lǐng)域，都可以輔助汽車更好地感知周邊環(huán)境，并在更復(fù)雜的環(huán)境中更有效地運(yùn)行。