IMG A系列GPU的HyperLane(超线程)技术

作者:BENNY HAR-EVEN

几个月前我们推出了IMG A系列,它是我们最新的GPU IP,具有多维度的可扩展性、低功耗的图形和计算性能,我们认为它是一系列应用市场的理想解决方案,从移动手机、平板电脑、游戏到汽车、DTV(数字电视)、服务器等应用。因此,我们将其称为“万物的GPU”。


A系列可以说是GPU技术的一次重大飞跃,并将为未来的技术产品提供支持。下面给出一些观点,Helio P95 SoC是我们的合作伙伴联发科(MTK)推出的一款强大的中端芯片组,它集成了PowerVR GM9446 GPU,并将很快成为一系列产品的核心。然而对于Imagination来说,我们一直向往着未来,与P95相比A系列GPU提供约2.5倍的图形性能,8倍的AI处理速度或者降低60%的功耗,这些特性着实让人印象深刻。

最初GPU只关注一件事,即3D图形,尤其是填充率。创建3D三角形、计算它们的位置并且着色、处理需要的三角形(基于分块延迟渲染技术)、最后输出显示在屏幕上。如今GPU则需要做更多的事情——统称为“计算”。确实,关于在低功耗GPU上完成的诸多计算操作,我们已经讨论了很长时间了。

换句话说,现代的GPU都需要支持多任务处理,为了能够以高效且安全的方式实现这一点,我们开发了HyperLane技术。对于每款A系列GPU,从最小规模到最大规模都支持八个独立的硬件控制通道,它们在内存中都是互相隔离的,这样不同的任务便可以同时交由GPU处理,从而实现了完全安全的GPU多任务处理。这意味着可以有八个完全不同的工作负载且同时运行。这一点在目前市场上是独一无二的。


专用硬件实现GPU最大利用率

还有一个特性我们称为动态性能控制,我们可以确保GPU将性能分给多个任务,同时执行且实现GPU利用率的最大化。这个概念我们已经在桌面处理器领域进行了很好的探索,一个物理内核作为多个逻辑内核出现,多任务同时处理从而提升硬件资源利用率和多任务处理性能。

我们独特的解决方案是通过我们的固件处理器来加速,它确保了多个图形或计算任务能够由硬件来调度和执行,而不会有任何开销,这确保了GPU在任何时候都是被充分利用的,从而提升实际性能。

HyperLane技术用于图形处理和AI

现在让我们来了解一些应用案例,看看它是如何在真实应用中部署的。我们先从智能手机或平板电脑上的经典移动应用开始。你可能想对手机上的图片进行排序或分类——(是的,一共有14984张),其中一半可能是食物、家人、朋友以及宠物的照片,另一半可能是包含你脸部的照片,你的手机可能会使用GPU的计算能力实现完美的过滤。这多亏了HyperLane技术,它可以让这些任务在后台执行,即使你浏览网页或使用App都不会有任何的性能损失。

或者你有一款正在玩的AR游戏,其中在3D场景中放置物体的物理效果需要GPU计算来完成,同时还要进行图形渲染,从而使用户的体验更加流畅。


HyperLane技术用于安全方面

DTV(数字电视)

HyperLane技术在消费领域的另一项重大应用是数字电视(DTV)市场,它的优势就在于安全性,与内容提供商有关的一个关键问题是通过数字版权管理确保他们内容IP(无论是视频还是音频)的安全,这对授权许可协议的安全来说至关重要。虽然有些竞争厂商的GPU提供“TrustZone(信任区)”特性,但这是一种“把所有鸡蛋放进一个篮子里”的做法,即所有应用程序都部署在一个安全内存中。而HyperLane技术里内存隔离是将每个服务或应用程序都放在完全独立的安全内存中,因此即使一个应用程序受到黑客攻击也不会暴露其他应用的内容。

安防监控

虽然这是一个关于隐私的争议性话题,但是我们无法回避这样一个事实:AI被越来越多地应用于安防监控。神经网络使用模型(比如姿势评估)来分析识别可疑的身体动作,无论是在机场安检还是家里的门铃,AI都能够帮助减少很多误报,它不会将所有情况都向你通报,只有在监控到一些可疑行为或有人直接来到你门前时才会发出警报,对于从房子前经过的人则会过滤掉。AI还可以用来在进行图像分析的同时进行图像修复。

数据中心

GPU作为高度并行的计算协处理器,它的能力使其非常适合加速包括3D图形在内的多种任务。现在Imagination GPU的设计可以满足云端计算和图形的需求。A系列GPU将会推动基于云的AI训练和推理以及未来云游戏体验的发展。数据中心对于能效是非常敏感的,因此A系列GPU的低功耗设计使其非常适合这类的应用需求。HyperLane技术支持单个GPU上同时执行多个任务,将GPU资源的利用率最大化,从而进一步提升能效。

汽车领域

最好的现代化汽车使用的都是数字仪表盘,它由单个Imagination高性能GPU来驱动。汽车主要的组合仪表盘显示的信息对于驾驶员来说至关重要,因此要保持提供充分的性能。为了提升效率,其他功能(比如信息娱乐、卫星导航)也在同一个GPU上运行,但是它们的优先级比较低。Imagination硬件虚拟化技术是经过行业验证的汽车解决方案,采用单个GPU就能够运行这些功能且同时满足用户体验的质量要求。我们将HyperLane技术与多操作系统虚拟化相结合,使得不同操作系统上的任务能够在同一个GPU上执行,采用优先级技术确保主要任务的运行效率,这意味着我们的虚拟化与HyperLane技术相结合的解决方案提供了完全的内存隔离机制,例如,其他工作负载出现问题时能够保护组合仪表的其他数据不受影响。

AI协同

HyperLane技术也是新特性AI协同的基础,这个强大、灵活的AI解决方案将集成了 A系列GPU和专用神经网络加速器的SoC转变为AI处理器,它使得GPU在处理图形计算的同时还能够执行AI任务,将固定功能的AI操作转移到专用的神经网络加速器上来执行从而提供更高的AI性能。不久后我们会发布一篇关于AI协同的博客与大家进行更加深入的探讨。

归纳总结

从所有这些应用案例中我们可以看到,IMG A系列的HyperLane技术为SoC设计和应用开发人员提供了全新的选择方案,这在当前市场上是独一无二的。动态性能控制特性让该技术可以保证GPU利用率的最大化。任务优先级机制确保了高优先级任务的运行质量(QoS)。IMG A系列GPU还支持完全的硬件隔离从而确保系统的安全和稳定,IMG A系列是上文提到过的所有应用市场的理想选择,这也是我们称它为“万物的GPU”的原因。HyperLane技术将其与市场上的其他竞争方案区别开来,现在就联系我们吧,了解一下它将如何改变你的下一个项目。

原文链接:https://www.imgtec.com/blog/taking-the-hyperlane-with-img-a-series/

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