相比手機(jī)、PC等消費(fèi)電子終端,汽車(chē)對(duì)芯片最大的差異化要求之一,就是功能安全,也就是確保芯片執(zhí)行開(kāi)發(fā)者設(shè)計(jì)的功能。但是,當(dāng)前主流的功能安全實(shí)現(xiàn)方式會(huì)在不同程度上增加芯片的PPA(性能、功耗或面積)開(kāi)銷(xiāo)。比如雙核鎖步法采用兩塊同樣的邏輯芯片執(zhí)行相同的代碼并嚴(yán)格同步,通過(guò)計(jì)算結(jié)果的比對(duì)檢測(cè)是否存在錯(cuò)誤,但這種方式導(dǎo)致硅片面積增加了一倍。再比如工作負(fù)載重復(fù)法將同一項(xiàng)工作執(zhí)行兩次并比較結(jié)果,導(dǎo)致安全工作負(fù)載性能減半。
英國(guó)GPU IP供應(yīng)商Imagination正在嘗試用新的思路實(shí)現(xiàn)汽車(chē)芯片的功能安全。近日,Imagination推出最新汽車(chē)GPU IP DXS,基于分布式功能安全機(jī)制,利用約10%的面積代價(jià)實(shí)現(xiàn)100%的安全功能。
據(jù)Imagination車(chē)載GPU產(chǎn)品總監(jiān)章政介紹,DXS的功能安全是利用GPU的特性實(shí)現(xiàn)的。
具體來(lái)看,GPU的特點(diǎn)是通過(guò)大量核心同時(shí)處理多個(gè)任務(wù),實(shí)現(xiàn)多線程并行。當(dāng)一個(gè)線程無(wú)法獲取執(zhí)行任務(wù)所需的計(jì)算資源,就會(huì)自動(dòng)從執(zhí)行隊(duì)列切換出去,等待計(jì)算資源到位再執(zhí)行任務(wù)。同時(shí),為了并行執(zhí)行多線程,GPU具有許多重復(fù)單元。Imagination DXS利用以上兩個(gè)特點(diǎn),在線程停工等待時(shí),插入測(cè)試集,在另一個(gè)線程等待時(shí),也插入測(cè)試樣例,并執(zhí)行兩個(gè)測(cè)試,通過(guò)對(duì)比執(zhí)行結(jié)果來(lái)檢測(cè)邏輯模塊以及存儲(chǔ)模塊的功能。此外,針對(duì)如何快速定位邏輯模塊的錯(cuò)誤這一難點(diǎn),DXS采用了周期性的檢查方式,通過(guò)不停發(fā)送測(cè)試向量,來(lái)保證子部件的正確性。
在性能上,DXS峰值性能較上一代汽車(chē)GPU產(chǎn)品提升50%,計(jì)算工作負(fù)載性能提升十倍。據(jù)章政介紹,計(jì)算負(fù)載的提升有一小部分來(lái)自于硬件,大約增加了50%;采用雙速率FP16,又帶來(lái)兩倍的性能提升;通過(guò)優(yōu)化計(jì)算庫(kù),包括節(jié)省帶寬、片上內(nèi)存優(yōu)化等,再實(shí)現(xiàn)2到4倍的性能提升,在一些典型工作負(fù)載上總體能看到10倍以上的性能提升。
“我們?cè)黾恿吮镜卮鎯?chǔ),使大部分的計(jì)算發(fā)生在片內(nèi),減少了帶寬造成的瓶頸,增強(qiáng)了ALU(算數(shù)邏輯部件),加強(qiáng)了軟件和硬件的協(xié)同優(yōu)化。計(jì)算系統(tǒng)的性能提升是軟硬件緊密配合的工作,我們把底層軟件優(yōu)化這項(xiàng)相對(duì)艱難的工作留給了自己,因?yàn)榈讓拥膬?yōu)化往往牽涉到硬件架構(gòu),需要基于對(duì)GPU的理解和經(jīng)驗(yàn)?!闭抡颉吨袊?guó)電子報(bào)》表示。
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