《智能网联整车综合测试》课件——计算平台硬件架构.pptxVIP

计算平台硬件架构主讲教师：

01计算平台的硬件架构02计算平台硬件架构实例

PART01计算平台的硬件架构

一、计算平台的硬件架构异构分布硬件架构异构分布硬件AI计算单元通用计算单元控制单元硬件平台层异构分布硬件架构提供了灵活高效的计算资源集成方式，通过集成多种不同类型的处理单元，并根据各种处理单元的特点和优势，将通用计算任务、特定类型计算任务、整体控制和协调任务等分配到最适合的处理单元上，实现更高的计算性能和能效。异构分布硬件平台通常包括AI计算单元、通用计算单元、控制单元以及安全处理单元等。

一、计算平台的硬件架构AI计算单元AI计算单元基于并行计算架构，负责图像处理、深度学习、推理等数据密集型计算。架构方面FPGA、DSP、GPU、NPU、TPU等专用加速器等正逐渐引入到AI计算单元中，并负责不同的计算任务。性能方面对AI计算单元的算力需求持续增长，需要实现通用计算单元与AI计算单元的协同，进一步提高处理效率。通信方面各种高速互联技术加快普及应用。模型和算子方面AI计算单元通过通用处理器和专用加速器实现对模型和算子的支持。

一、计算平台的硬件架构通用计算单元通用计算单元负责运行复杂的逻辑串行任务。通用计算单元由多个车规级多核CPU组成，各单核主频高、计算能力强。在实际应用中，需要针对具体任务进行优化和并行化，以充分利用多核CPU的算力。

一、计算平台的硬件架构控制单元控制单元负责为智能网联汽车子系统提供控制功能。控制单元一般为高安全强实时的MCU，包含实时多核CPU、嵌入式存储单元以及必要的I/O与通信接口。为满足实时性要求，需对MCU取指令的通路、数据存取通路等特别设计，同时通过提升MCU核心工作频率、使用实时的软件任务调度器等，减少任务切换延迟。MCU还需要集成Ethernet/CAN-FD等高速接口，提供硬件的包转发、路由等功能，减少CPU资源消耗，降低延迟，提供数据交换的吞吐量。

一、计算平台的硬件架构安全处理单元安全处理单元负责安全业务的处理。为减少CPU负载，各种加解密算法加速单元被越来越多地集成到芯片之中。安全与非安全执行环境的隔离既有基于虚拟化技术的逻辑CPU方案，也可基于硬件电路完全隔离的硬件安全模块（HSM）技术。在系统层面，需在总线、内存接口中加入安全设计，实现系统地址空间的安全隔离要求。

PART02计算平台硬件架构实例

二、计算平台硬件架构实例华为自研的NPU架构2017年，华为推出自研架构NPU，相比传统标量、矢量运算模式，华为自研架构NPU采用3DCube针对矩阵运算做加速。特点：单位时间计算的数据量更大，单位功耗下的AI算力也更强，相对传统的CPU和GPU实现数量级提升，实现更优能效。————转自《华为昇腾+鲲鹏架构》

二、计算平台硬件架构实例基于GPU的计算方案GPU（GraphicsProcessingUnit），即图形处理器，是一种由大量运算单元组成的大规模并行计算架构。早先由CPU中分出来专门用于处理图像并行计算数据，专为同时处理多重并行计算任务而设计。GPU中也包含基本的计算单元、控制单元和存储单元。与CPU相比，CPU芯片空间的不到20%是ALU，而GPU芯片空间的80%以上是ALU。即GPU拥有更多的ALU用于数据并行处理。DRAM——GPU框架结构图ControlCacheALU

二、计算平台硬件架构实例基于GPU的计算方案GPU加速计算诞生后，它为企业数据提供了多核并行计算架构，支撑了以往CPU架构无法处理的数据源。根据对比，为了完成相同的深度学习训练任务，使用GPU计算集群所需要的成本只是CPU计算集群的200分之一。——智行者智能驾驶计算平台框架

二、计算平台硬件架构实例基于GPU的计算方案实例智行者研发的BrainBox智行者研发的BrainBox智能驾驶计算平台，采用NVIDIA?Xavier?NX双模块处理器+英飞凌的TC297功能安全处理器的异构计算平台，集成了多种通讯、6口交换机、4G、视频（8路720P，GMSL摄像头输入）等模块，拥有CAN、以太网、USB、RS232等丰富接口。——智行者智能驾驶计算平台框架

二、计算平台硬件架构实例基于FPGA的计算方案FPGA（Field-ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。——FPGA芯片内部结构特点：功耗低，成本低，性能高，硬件配置灵活，可编程。

二、计算平台硬件架构实例ACU-百度基于FPGA的计算方案A