Arm推出全新AE系列處理器,強化AI機器人、輔助駕駛等機器自主系統

Arm推出全新AE系列處理器,強化AI機器人、輔助駕駛等機器自主系統

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常見於智慧型手機的Arm架構處理器,除了應用於運算需求較低的裝置之外,也在伺服器、高效能運算等應用情境見的到它的身影。這次Arm發表的AE系列處理器,則是針對自動化工業、駕駛所推出的解決方案。

提供更安全的處理器

當我們談到處理器的安全性,大多圍繞著資安議題討論,但是對於自動化工業、輔助與自動駕駛等領域來說,除了要確保資安防護外,可靠度也是不能忽視的重點。

舉例來說,在製造與倉儲產業中,能夠導入工廠自動化、工業4.0(工業物聯網)、移動式機器人等設備提升運作效率,但萬一發生處理器硬體或軟體故障、失效等狀況,可能就會造成生產線停擺,甚至是設備或人員的傷害。而在先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)或無人車、自動駕駛車等產業,則需考量乘客、路人、其他車輛的安全,因此對處理器可靠度的要求比其他應用情境更高。

Arm認為自動化、自主化是工業與汽車產業的未來發展趨勢,因此提出下列發展目標,持續以AE系統IP、具汽車工藝的實體IP與POP IP、模組與開發工具,加速自主SoC開發,並推進整體產業發展。

Arm提出的自動化系統的重要關鍵:
o具備可擴充的運算能力,以最有效率的方式處理工作負載。
o將複雜的系統進行資訊整合,透過機器學習達到智能應用。
o全面整合硬體設備以進行複雜的工作負載,同時利用最佳功效來實現系統的商轉。
o提供安全與即時的回應,避免因系統故障或網路攻擊所造成的損失;Arm 在安全方面投入大量資源,將 Safety Ready program 結合 Arm IP、軟體工具、安全認證文件與合作夥伴,打造更大、全面性的生態系,以加速帶給產業更安全的解決方案。

Arm首席應用工程師沈綸銘在說明會中為大家詳細說明AE系列產品的特色。

Arm提出的自動化系統粗分為自動化工業以及輔助、自動駕駛等2大區塊。

自動化工業包含工廠自動化、工業4.0、移動式機器人等技術。

輔助、自動駕駛則包含先進駕駛輔助系統、沉浸式車內體驗與無人車等技術。

這些應用除了對處理器的資安有所要求之外,也相當注重處理器的可靠度。

Arm的處理器IP已事先通過IEC 61508、ISO 26262等安全認證,能夠加速產品開發與導入商轉的流程。

提升處理器Split-Lock效能

Arm這次帶來Cortex-A78AE處理器、Mali-G78AE繪圖處理器(GPU)、Mali-C71AE圖像處理器(Image Signal Processor,ISP)等新產品。

其中Cortex-A78AE為目前具混合模式與安全功能的最高效能處理器,適合應用於自動駕駛、人機協作、工業自動化等領域,相較於前代Cortex-A76AE具有30%效能成長。

先前Arm於2018 Tech Symposia科技論壇https://www.techbang.com/posts/62293上,介紹了Cortex-A76AE的Lock-Step(鎖步模式),能建立1對或2對鎖步處理器核心(如將4核心切分為2組2核心),透過增加冗餘以及錯誤校正的方式提升系統可靠度。

Cortex-A78AE不但延續支援這項技術,並以Split-Lock技術為基礎的全新混合模式,提升處理器效能表現,除了能滿足更複雜的工作負載,也符合ISO 26262與IEC 61508認證,以及ASIL D-SIL3、ASIL B-SIL 2等安全等級。

這次推出的新產品包括Cortex-A78AE處理器、Mali-G78AE繪圖處理器(GPU)與Mali-C71AE影像處理器(Image Signal Processor,ISP)。

縱觀目前AE系列產品,橘色框的產品為本次新品,綠色框則為既有產品。

Cortex-A78AE不但相較於前代處理器有30%效能成長,還有全新Split-Lock混合模式。

舊有Split-Lock具有分割模式(Split Mode)與鎖定模式(Locked Mode)等2種運作模式,下列以4核心處理器為例說明。

在舊有的分割模式下,因為需要進行校驗與等待動態共享單元(Dynamic Shared Unit-Automotive Enhanced,DSU-AE)的資源,雖然仍保有4條執行緒,但可用的運算效能會有所虛耗。

鎖定模式則將處理器核心兩兩配對,同一群組的核心將負責相同的運算任務作為冗餘,因此只有2條執行緒可用。

Cortex-A78AE改善了DSU-AE的運作方式,讓它不需停下來進行校驗。

改善後的分割模式一樣維持4條執行緒,且各核心資源不可用的時間變少(圖中灰色區域變少),能夠提升整體輸出效能。

導入繪圖處理器需擬化

Mali-G78AE繪圖處理器最大的特色就是支援Flexible Partitioning動態分區技術,透過虛擬化的方式將工作負載安全地分配到4個動態分區,帶來更高的應用彈性,能在不改變硬體設計的前提下,讓繪圖處理器能滿足更多不同種類的人機介面與自動化系統等異質運算需求。

Mali-C71AE圖像處理器則可支援接收4支實體攝影機即時影像,或16支虛擬攝影機(Buffered Cameras)的影像,並相容於多種類型感測器與訊號源,能夠同時處理多個高解析度影像訊號,處理效率高達每秒12億像素(1.2 Gigapixel/s)。

此外Mali-G78AE與Mali-C71AE也都符合ISO 26262與IEC 61508認證,以及ASIL B-SIL 2安全等級,以加速帶給產業更安全的解決方案。

Mali-G78AE的特色是能透過虛擬化將工作負載安全地分配到4個動態分區。

在不分配分區的情況下,可以將繪圖處理器的資源全部交給單一應用程式。(圖片底部上排為車輛、下排為工業自動化應用,紅色驚嘆號代表有安全性考量)

如果車輛導航與儀表板,以及工業的路線規劃、電腦視覺都需要使用繪圖處理器,則可透過切割實體核心方式分配資源。

如果要在車輛應用部分再導入多媒體系統以及駕駛監控的話,則可將實體核心分配給安全考量較高的儀表板、駕駛監控,並以虛擬化方式讓多媒體系統、導航分享繪圖處理器資源。

Mali-C71AE則是專為自動化應用設計的圖像處理器。

Arm台灣總裁曾志光在說明會後回應媒體提問時談到,雖然現在離SAE J3016標準的Level5全自動駕駛車輛,還有很長的距離需要努力,但我們可以看到物流業已經在倉庫中導入全自動機器人,或在配送的最後一哩使用自動送貨車輛,對產業發展透露樂觀態度。

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