芯東西（公眾號(hào)：aichip001）
作者 | ?ZeR0
編輯 | ?漠影
芯東西5月8日?qǐng)?bào)道，今日，Imagination Technologies推出兼顧邊緣AI計(jì)算和圖形渲染需求的全新E系列GPU IP。E系列（E-Series）憑借其高效的并行處理架構(gòu)，INT8/FP8算力可在2到200 TOPS之間擴(kuò)展，為邊緣應(yīng)用提供了一種通用且可編程的解決方案。
該GPU IP適用于圖形渲染、桌面應(yīng)用、智能手機(jī)上的自然語(yǔ)言處理、工業(yè)計(jì)算機(jī)視覺(jué)以及自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域。首款E系列GPU IP將于2025年秋季正式上市，目前已完成授權(quán)。汽車(chē)、消費(fèi)電子、桌面及移動(dòng)版本亦在同步開(kāi)發(fā)中。
Imagination的PowerVR GPU架構(gòu)以能效著稱，已在功耗受限設(shè)備中應(yīng)用近二十年。E系列進(jìn)一步引入全新的爆發(fā)式處理器（Burst Processors） 技術(shù)，在AI推理、游戲和用戶界面等工作負(fù)載下平均功耗效率再提升35%。
Imagination創(chuàng)新與工程負(fù)責(zé)人Tim Mamtora談道：“E系列將GPU放在圖形與邊緣AI系統(tǒng)的核心位置。對(duì)需要同時(shí)運(yùn)行圖形與計(jì)算任務(wù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)者而言，E系列GPU提供了一種高度靈活的解決方案，既無(wú)需依賴額外的向量處理器或固定功能AI加速器，又能在降低整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)面向未來(lái)的可擴(kuò)展性?！?/p>
在媒體溝通會(huì)上，Imagination中國(guó)區(qū)董事長(zhǎng)兼亞太總裁白農(nóng)告訴芯東西等媒體，這款新產(chǎn)品是Imagination在圖形和計(jì)算領(lǐng)域多年來(lái)累積的又一個(gè)里程碑，它不僅在性能、功耗和面積方面實(shí)現(xiàn)了全面的優(yōu)化，更在架構(gòu)設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)渲染將通用計(jì)算的深度拓展，具備高度的靈活性和可擴(kuò)展性。
“中國(guó)一直是我們?nèi)蜃钪匾膽?zhàn)略市場(chǎng)之一，”白農(nóng)談道，“未來(lái)，我們將持續(xù)加大對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的投入，不僅為加大本土技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，還將升華與本土生態(tài)伙伴的合作，幫助客戶抓住新一輪AI浪潮帶來(lái)的市場(chǎng)機(jī)遇?！?/p>
一、兩大核心創(chuàng)新，AI算力可擴(kuò)展至200TOPS
Imagination E系列GPU IP的每個(gè)GPU核深度集成低精度、高能效AI加速能力。小核在1GHz頻率下有8Gpixel/s的像素填充率、0.25TFLOPS浮點(diǎn)算力、2TOPS INT8算力，可滿足輕量級(jí)應(yīng)用需求。4核配置在1.6GHz頻率下可提供400Gpixel/s的像素填充率、12.8TFLOPS浮點(diǎn)算力（FP32）、超過(guò)200TOPS的INT8算力。
E系列有兩項(xiàng)核心創(chuàng)新：Neural Cores（神經(jīng)核）與Burst Processors（爆發(fā)式處理器）。
神經(jīng)核計(jì)算密度高，AI性能可擴(kuò)展至200 TOPS INT8 ，較前代D系列提升高達(dá)400%。它支持FP32、FP16、BF16、INT8、FP8、MXFP8、FP4、MXFP4等多種主流AI數(shù)值格式，能夠滿足不同精度、性能與功耗需求。其AI友好的內(nèi)存架構(gòu)在計(jì)算時(shí)優(yōu)先使用本地內(nèi)存，大幅降低了訪問(wèn)外部?jī)?nèi)存所消耗的功耗和性能成本。
爆發(fā)式處理器擁有創(chuàng)新的架構(gòu)設(shè)計(jì)，使邊緣應(yīng)用中平均功耗效率提升35%。該技術(shù)深度集成于GPU中，改變了GPU原有指令調(diào)度方式，通過(guò)縮短流水線深度、減少數(shù)據(jù)在GPU內(nèi)部的移動(dòng)等方式，實(shí)現(xiàn)盡可能多的數(shù)據(jù)重復(fù)使用和共享，從而減少很多不必要的計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)，提升能效。
爆發(fā)式處理器主要優(yōu)勢(shì)包括：對(duì)特定指令進(jìn)行調(diào)度，最小化控制器開(kāi)銷(xiāo)，不會(huì)犧牲很多的延遲；重新設(shè)計(jì)ALU流水線，對(duì)流水線級(jí)數(shù)做縮減，實(shí)現(xiàn)了更高效的利用率，從而降低整體延遲和功耗；大量重復(fù)利用來(lái)自本地存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，這也給功耗降低提供助力。
E系列GPU上的創(chuàng)新建立在原有硬件資源的基礎(chǔ)上，并不會(huì)顯著增加芯片的面積，還可以對(duì)能效進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。
例如其一項(xiàng)重要架構(gòu)設(shè)計(jì)是在每一個(gè)計(jì)算單元都有將近0.5Mb的寄存器空間，能在芯片上高效保留需處理的數(shù)據(jù)。這些資源是GPU進(jìn)行圖形處理時(shí)就存在的，現(xiàn)在又增加了AI相關(guān)的高效處理流水線，本質(zhì)上沒(méi)有額外增加芯片面積。
圖形處理和其他計(jì)算之間的靈活性取決于兩者之間的負(fù)載平衡，而Imagination實(shí)現(xiàn)了一種具有高靈活性的解決方案，可以對(duì)幾何像素和傳統(tǒng)計(jì)算進(jìn)行負(fù)載平衡，還有基于優(yōu)先級(jí)的一些MCU調(diào)度機(jī)制。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，GPU需要對(duì)多種不同紋理類型格式進(jìn)行處理，本身就支持非常廣泛的數(shù)據(jù)類型，如今又拓展了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流水線來(lái)支持AI數(shù)據(jù)類型。
二、軟硬件充分協(xié)同，在GPU上可編程地開(kāi)發(fā)AI模型
GPU作為可編程處理器，通過(guò)面向未來(lái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，使設(shè)備能夠持續(xù)應(yīng)對(duì)AI、計(jì)算和圖形工作負(fù)載的演進(jìn)。
E系列延續(xù)了Imagination GPU的出色圖形處理能力，支持光線追蹤。通過(guò)在GPU內(nèi)部深度集成AI加速能力，其神經(jīng)核與更廣泛的GPU及異構(gòu)計(jì)算軟件生態(tài)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫協(xié)同，有助于降低開(kāi)發(fā)門(mén)檻。
Imagination也投入了大量的時(shí)間和工程資源，在更底層上確保認(rèn)不同的AI工具和接口能夠與其硬件形成一種經(jīng)優(yōu)化的配合流程。
E系列GPU IP的算力可通過(guò)OpenCL等主流API直接調(diào)用，開(kāi)發(fā)者借助oneAPI、Apache TVM或LiteRT等開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)工具，能輕松將工作負(fù)載遷移至神經(jīng)核。Imagination的計(jì)算庫(kù)與高度優(yōu)化的圖形編譯器，可提高硬件利用率，進(jìn)一步釋放GPU的潛能。
當(dāng)代設(shè)備日益復(fù)雜，處理器需同時(shí)支持圖形與AI多項(xiàng)工作負(fù)載。為保障用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量服務(wù)（QoS）和清晰劃分任務(wù)優(yōu)先級(jí)至關(guān)重要。E系列在前代產(chǎn)品的多任務(wù)處理能力基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)，將Imagination GPU支持的、具備硬件加速且零開(kāi)銷(xiāo)的虛擬機(jī)數(shù)量從8個(gè)翻倍至16個(gè)，并提供了先進(jìn)的QoS支持。
E系列GPU IP的多核版本可利用額外的核心來(lái)提升性能或增強(qiáng)靈活性。這些GPU能夠同時(shí)處理多種圖形工作負(fù)載、多種AI工作負(fù)載，或圖形與AI工作負(fù)載的組合。
結(jié)語(yǔ)：可集成到各類SoC設(shè)計(jì)中，在任意設(shè)備上靈活部署新算法
IDC研究總監(jiān)Phil Solis認(rèn)為：“各類設(shè)備上的AI功能正在迅速演進(jìn)，但AI系統(tǒng)設(shè)計(jì)者依然面臨性能、效率與靈活性的多重挑戰(zhàn)。Imagination憑借其長(zhǎng)期深耕低功耗GPU的經(jīng)驗(yàn)，成功實(shí)現(xiàn)了GPU架構(gòu)對(duì)圖形與AI的靈活支持。E系列結(jié)合了GPU的可編程性與AI性能的飛躍，為邊緣AI系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者帶來(lái)了極具吸引力的解決方案。”
在行業(yè)分析師看來(lái)，要實(shí)現(xiàn)終端智能的真正潛力，邊緣AI的軟硬件必須協(xié)同演進(jìn)。E系列便做到了各類開(kāi)發(fā)者都能在任意設(shè)備上靈活部署最新算法。
由于Imagination提供的是一個(gè)軟IP解決方案，客戶可將其GPU IP集成到幾乎任何種類的SoC設(shè)計(jì)中。無(wú)論是想要開(kāi)發(fā)用于智能手機(jī)或者其他系統(tǒng)的傳統(tǒng)SoC芯片，還是打造帶有自家顯存控制和PCIe總線的獨(dú)立GPU芯片、然后把它設(shè)計(jì)成一塊完整顯卡，都可以通過(guò)選用Imagination IP解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。
