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：運行足夠快，可以為系統(tǒng)的實時響應(yīng)和性能帶來顯著的差異化。
本質(zhì)上來說，圖行處理單元(GPU)因為其高度并行且以吞吐量為導(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廠商開始利用嵌入式GPU，以使汽車的性能和功能實現(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, 消費者對其新購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，這種體驗正如智能手機一樣。因此，從核數(shù)不多的，并行計算能力不強的CPU 切換到 集成芯片，這類芯片集成了具有強大圖形和并行計算能力的GPU，可滿足汽車駕駛中的多屏交互顯示需求從尺寸較小、動力不足的CPU或微控制器轉(zhuǎn)移到更強大的GPU上成為必需，以此來驅(qū)動這樣一款新顯示屏。鑒于此點，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，其更強調(diào)GPU 的并行計算能力，對圖像進(jìn)行分析和處理。ADAS使用GPU會有一些不同的需求。例如，ADAS和全自動駕駛平臺將使用GPU來分析傳感器數(shù)據(jù)，以此迅速做出反應(yīng)。且這些數(shù)據(jù)不僅來自傳感器，還來自攝像頭。圖像處理本身就是GPU要處理的問題，且?guī)缀跞魏我环N計算密集型并行計算都與其是完美組合。未來的ADAS和全自動駕駛平臺若不有效利用GPU和特定功能加速器，則將會迅速被時代淘汰。
未來ADAS平臺所需的性能水平迫使GPU日益增大，制造成本也會相應(yīng)地增加。平臺廠商將共同分擔(dān)這個成本，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才可以被多個操作環(huán)境共享，且這些環(huán)境不會意識到彼此的存在（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。虛擬化通過硬件支持，每個環(huán)境使用完全獨立的地址空間，并通過硬件支持重啟或驅(qū)逐有錯誤行為的環(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)對現(xiàn)代汽車中的諸多問題，當(dāng)下，適合于ADAS應(yīng)用程序的大多數(shù)GPU都具有一個特定的屬性，使之契合于機器學(xué)習(xí)，即：快速混合精度計算。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行。
以較低精確度運行(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，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。有很多方法來實現(xiàn)這個目標(biāo)，如在GPU設(shè)計中平衡面積和功率，或者采用嵌入式GPU設(shè)計中使用的多種方法。
ImaginaTIon 的PowerVRGPU有一套非常適合于ADAS和全自動駕駛汽車的屬性。目前，PowerVR GPU內(nèi)核計算架構(gòu)的設(shè)計非常完整，在精簡精確度計算，特別是半精確度浮點（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)，如運行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時，我們也可以對其加以利用，將其作為設(shè)計的核心力量。我們在設(shè)計F16硬件時，使用的是與全精度（F32）獨立的數(shù)據(jù)通路。雖然因共享數(shù)據(jù)通路的設(shè)計更簡單從而應(yīng)用較為普遍，但獨立硬件可以使我們得到最佳的功耗狀態(tài)，且更具效率，因為在設(shè)計中，每個數(shù)據(jù)通路都會按需求處理任務(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)先級所需的支持，有助于ADAS平臺的架構(gòu)設(shè)計以及運行所需達(dá)到的性能。這樣，ADAS平臺設(shè)計者可以將GPU作為汽車整體系統(tǒng)架構(gòu)的第一級組件，同時允許系統(tǒng)供應(yīng)商分期償還投資，允許GPU加速IVI 和ICE軟件，充分給予消費者在這些技術(shù)中所尋求的體驗。
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，可以提供一個契合汽車技術(shù)需求平衡的GPU設(shè)計。其系統(tǒng)具有絕佳的性能，顯示屏尺寸越來越大且分辨率越來越高，駕駛員和乘客可以有效地互動，這個設(shè)計本身便是非常符合下一代ADAS應(yīng)用程序的發(fā)展趨勢。尤其是，當(dāng)下一代ADAS和全自動駕駛汽車到來的時候，任何有助于GPU固有優(yōu)勢的事物，尤其是在圖像分析或并行信號處理領(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)境中更有效地運行。