XS GPU系统产品亮相：专注汽车行业的终极GPU系列

作者： BENNY HAR-EVEN

在有些人看来，Imagination Technologies是在移动端领域的知名GPU供应商。其实，我们的GPU适用于广泛的市场，而汽车行业就是重要的一个。实际上，Imagination为汽车应用处理器市场三大巨头中的两个提供GPU IP，占据最大的市场份额。所以，我们很兴奋的宣布推出XS系列，它是专门为汽车行业设计的一系列新的GPU，我们相信它们是迄今为止最先进的汽车GPU。这是因为，新GPU产品系列不仅具有高性能和高能效，而且在设计上更注重功能安全。那么，这些特点意味着什么呢？

业界首款功能安全GPU产品系列

XS GPU产品系列的工艺制造经过独立验证，并符合ISO 26262标准（汽车行业电子产品安全标准）。ISO 26262标准是以安全相关电子电气系统的特点所制定的功能安全标准，旨在确保所有汽车电子器件的安全性，从而降低任何故障产生的影响（即便无法避免故障）。在真实的汽车驾驶中，这意味着如果系统发生某种非灾难性的故障，车辆仍然可以安全停车或直接开到维修中心。这就是所谓的功能安全（FuSa）。

ISO 26262包含四个汽车安全完整性等级（ASIL）；ASIL A为最低安全等级，ASIL D为最高安全等级。这至关重要。我们都知道汽车系统变得越来越先进和复杂，能够独立于驾驶员执行很多任务，比如碰撞检测、自动制动、自动控制巡航速度、自行改变车道以及检测驾驶员是否清醒。这些被称为先进驾驶辅助系统（ADAS）。ADAS更进一步发展，我们就进入自动驾驶，这时电子设备可用来分析周围环境并长时间控制汽车。

我们的GPU已经应用于今天众多SoC中，并且符合最高安全标准，它们驱动着全球数百万辆汽车的数字仪表盘和信息娱乐系统。我们不断为每一代产品提高安全可靠性，而XS GPU代表全新的安全系数水平。GPU本身现在可以更直接纳入安全认证。基于符合安全认证的GPU产品系列，客户完全有信心进行更丰富、更安全的设计，也让汽车对指令反应更灵敏。同时，该产品系列也比以往所有产品更具成本效益。

随着专为功能安全而设计的XSGPU产品系列推出，它们可以用于某些以前没有GPU参与的车内任务。这分为两类：一是图形任务，比如在仪表盘或全景环视系统上显示安全相关的信息；二是用于ADAS的计算任务，通常称为“计算”。而我们的GPU非常适用于图形和计算任务（对于后者，我们有专用的神经网络加速器）。不管哪种任务，整个运行系统必须功能安全，必须符合ISO 26262标准。

目前，一些供应商已经采用功能安全CPU来执行这些任务。因此，大多数数字仪表可以在GPU上渲染，但HMI开发人员不得不将安全关键部分（比如警示灯）转换到CPU上来执行，这导致了更复杂的工作流程。此外，CPU不是为图形操作而设计的，因此与GPU相比，它的性能更低且能效也低。相反，如果所有的任务都保留在GPU上执行，那么工作流程就更简单了，这会实现更高的性能，让设计者能发开出更好的画面，即便是复杂显示也比之前更流畅，同时不会损害任何功能安全。

为此，Imagination已经在这方面研究一段时间了，使其GPU以及它们集成的系统能够符合ISO 26262标准。在质量管理过程中，这需要相当严格的要求，为此，Imagination最近达到了两个重要的里程碑。首先是收到了来自HORIBA MIRA的ISO 26262流程一致性声明。（HORIBA MIRA是一家汽车行业独立测试和咨询提供商）其次是创建并演示了使用OpenGL SC构建的安全关键图形软件驱动程序2.0API，现有的驱动程序可以快速、轻松的进行移植操作，请查看《为什么我们要创造安全关键型的汽车GPU加速器驱动程序？》了解更多信息。

专注汽车行业的XS GPU产品系列亮相

那么，专注汽车行业的XS GPU产品系列到底有哪些特点。去年年底，我们推出了IMG A-Series，它是我们面向多个应用市场的最新一代GPU，为图形应用提供更流畅的帧速率以及令人惊艳的计算性能，是中高端汽车、移动甚至桌面应用市场的理想选择。该产品系列还采用了HyperLane技术，八个独立的硬件控制通道能够独立运行，安全工作负载用于多任务处理和虚拟化。同时该技术非常适合车内多屏显示，不管是仪表盘、娱乐信息，还是卫星导航，单个GPU即可实现多任务的优先运算，以确保最佳用户体验。XS GUP产品系列的最大优势是，整合了全新的安全方案与架构，具有特定安全优化机制，以防止暂时和永久性的故障。

与其他解决方案不同的是，我们使用硬件和软件的组合来确保在不以任何方式损害安全性的情况下最大限度的提高性能，而不是暴力的重复（即每次操作都要重复）。这点可通过Tile Region Protecion（TRP）展示，参看下图的数字仪表板。我们在用户界面上直接嵌入了安全警示灯。TRP识别屏幕的安全关键区域，并提前对目标物标记，使我们可以在屏幕上随着追踪它们的位置。也就是说，屏幕显示是动态的，并实时变化。这使仪表板设计者能够更改屏幕显示样式，而我们的XS GPU对每一帧画面的关键目标物进行全方位安全检查。

这尤其适用于全景环视，在这种情况下一旦检测到系统认为是安全关键的对象，比如路上的行人，全景环视系统就会成为一个安全警示系统。一旦识别出来该对象，不管它在显示屏上呈现的位置是哪里，都将被标记为安全关键，并且将执行安全渲染。我们的GPU使用基于Tile的延迟渲染（TBDR）技术来渲染图形，在渲染之前它将屏幕分成多个平铺元素，这样做的另一个好处是允许我们非常高效的标记每个对象，从而降低性能消耗。虽然其他解决方案可能会将性能降低一半，但是XS GPU可实现全面动图渲染，并且最大程度保证安全，处于行业领先水平。该技术正在申请专利，将对结果进行比对，并验证数据是否正确执行，必要时会重复调用工作负载。

针对实际应用调整优化

XS系列的另一个关键区别在于其针对实际ADAS应用进行了调整和优化。当我们在构建GPU设计时，我们与行业合作伙伴一起为实际的ADAS应用进行优化。如图所示，在实际的ADAS应用中，XS GPU的性能比竞争对手高了2倍，以及出众的功能消耗。

XS GPU产品系统基于全新GPU设计，不仅降低汽车功耗，提升性能，还具备高度优化的汽车安全架构，符合ISO 26262流程一致性认证，支持OpenGL SC图形驱动程序及相关文档。客户可以完全放心地构建功能安全的SoC，且在图形和计算方面比之前具有更好的性能表现。

我们很高兴地宣布XS GPU产品系列推出，并将在未来几个月发布有关具体内核和配置的详细信息。

英文链接：https://www.imgtec.com/blog/unveiling-xs-the-ultimate-gpu-family-for-aut...