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Movidius第二代VPU瞄準計算攝影新時代

上網時間: 2014年09月03日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:計算攝影  VPU  Myriad 2  Myriad 1  SHAVE 

Movidius公司開發出能夠模擬人類視覺功能的第二代‘視覺處理單元’(VPU),可提供視覺感知以及執行計算攝影學等功能,並為該公司創造出一個全新的產品領域。這款全新的SoC是專為行動裝置的影像處理器(攝影機)及其應用處理器(AP)之間的應用而設計。

相較於其第一代晶片──即用於Google Tango中的Myriad 1,Movidius最新發佈的第二代SoC運算效能更高20倍。全新的Myriad 2可在6.5mm2的晶片上提供每秒2萬億次浮點(Tflops)運算效能。

“Myriad 2完全針對這個全新的計算攝影新時代而設計,”Movidius執行長Remi El-Ouazzane表示,“它能夠達到比Myriad 1更高20倍的功效,也就是說在同樣的功耗下,Myriad 2能夠實現更高20倍的(2Tflops)效能,或是在相同效能時,僅需1/20的功耗。”

全新的Myriad 2 VPU晶片
圖1:全新的Myriad 2 VPU晶片面積為6.5mm2、厚1mm,採用0.4mm間距的225BGA封裝1G LPDDR II SRAM。
(來源:Movidius )

Myriad 1最初被設計作為一款協同處理器,用於已經內建應用處理器的智慧型手機以及其他行動裝置中。然而,Myriad 2由於具有兩個用於晶片管理的32位元(RISC)處理器,因而可取代應用處理器,應用在可穿戴式裝置中。

其中一個RISC核心執行即時作業系統(RTOS),另一個則執行即時應用程式碼。此外,Myriad 2擁有12個串流混合架構向量引擎(SHAVE),較Myriad 1更多4個。SHAVE結合了RISC、DSP、GPU以及超長指令字元(VLIW)架構等最佳特色,可同時處理固定和浮點數據規格。SHAVE基於低延遲記憶體結構,從根本上消除了一般耗時與耗電的緩衝數據串流任務,因而只佔用約500mW的晶片功耗。

此外,Movidius還為經常使用的視覺處理任務增加了20個硬體加速器——稱為原子成像視覺引擎。同時,在該SoC上有12個行動產業處理器介面(MIPI)通道以及配套的週邊介面,包括乙太網路、USB、SPI、I2S、LCD和UART。Myriad 2的晶片面積僅6.5mm2、厚1mm,以0.4mm間距的225球閘陣列(BGA)封裝1G LPDDR II SRAM。

全新VPU直接連接到成像器
圖2:全新VPU直接連接到成像器,而非應用處理器
(來源:Movidius )

“Myriad 2之所以比Myriad 1更快20倍主要是因為三件事,”El-Ouazzane解釋:“首先,Myriad 2擁有12個可編程核心,比Myriad 1(8個核心)更多50%。其次,相較於以65nm製程製造且執行於180MHz的Myriad 1,Myriad 2採用的是28nm製程技術,且執行於600MHz。最重要的是,Myriad 1僅使用可編程核心,而Myriad 2則稍微改變了架構,為成像與視覺任務增加了20多個高性能硬線可配置加速器,使Myriad 2得以實現16位元的2Tflops運算性能。”

改變遊戲規則

根據El-Ouazzane,Myriad 2將改變計算攝影應用的遊戲規則。包括視訊擷取到3D掃描、映射到陣列相機、紅外線光學相機、先進的360度全景相機、擴增實境(AR)再到室內定位服務以及身歷其境的遊戲等計算攝影應用,通常都要求得在很小的功率限制下實現更高性能。以Haar Cascade classification分類基準來看,Myriad 2能在7毫秒內實現每格HD視訊執行50,000次多級分類的性能。

Myriad 2 VPU的晶片圖以標記區域顯示。
圖3:Myriad 2 VPU的晶片圖以標記區域顯示。該元件擁有低功耗的中央共享記憶體,周圍是12個專用的視覺作業加速器(右下),以及2個通用核心,以執行應用軟體與高速I/O。
(來源:Movidius )

儘管該硬體元件已能實現較高性能,Movidius仍強調軟體的重要性。在該公司的70名員工中,有65位都是工程師,其中的90%都是軟體/系統工程師。儘管為智慧視訊串流作業配置晶片數據流程十分複雜,但為了這項費時8年耗資6千萬美元開發的新技術,工程團隊開發出一款簡單易用的Myriad Development Kit(MDK)工具套件。

“這款MDK可讓開發人員利用晶片上的所有資源來配置任意應用管線,”Movidius行銷副總裁Gary Brown表示,“開發人員有時候想要那些硬體加速器,有時又想要自已專用的軟體。他們會把所有的功能一起加進管線,因此,我們提供一種自動映射至晶片資源的方式,使得應用程式的開發更簡單。

Myriad 2 VPU的晶片圖以標記區域顯示。
圖4:Myriad 2包括2個專用的RISC:一個用於執行RTOS,另一個執行即時應用程式。12個SHAVE結合了RISC、DSP、GPU與VLIW架構等最佳特色,可同時處理固定和浮點數據。其他功能還包括20個硬體加速器處理頻繁的任務、低延遲記憶結構消除了耗時的數據串流緩衝、12個MIPI通道支援6個60f/s的full HD攝影機輸入,以及從乙太網路到USB等各種周邊介面。
(來源:Movidius )

除了豐富的常用功能工具庫,MDK還提供了參考應用,例如完整的Bayer攝影機解決方案與立體深度擷取功能,以及工程師利用支援C、C++與OpenCL的程式碼編譯流程開發管線時需要的所有資源。開發人員還可以改變管線的功能,在短短幾分鐘之內啟動與執行。Myriad 2參考板支援多台攝影機和MEMS感測器,同時還包括一個應用處理器整合套件。

Myraid 2最適用於智慧型手機,為其實現虛擬實境、3D掃描、室內定位與物件辨識等功能,同時也能用於機器人。新產品於8月出樣。Brown表示,搭載Myriad 2的商用行動裝置預計將在12個月內上市。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Vision Processing Unit Enters 2nd Generation,by R. Colin Johnson)





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