汽车是一个事关生命安全、使用周期又特别长的产品，因此，车上的每一个部件，在设计的时候，一开始就必须要把功能安全作为设计工作的重要内容。

根据ISO 26262中的汽车安全完整性等级（ASIL）体系，车上运行的所有功能都要根据潜在风险进行认证，有A/B/C/D四个等级。举例来说：汽车座舱中，信息娱乐模块需要达到ASIL-A等级，仪表模块需要达到ASIL-B等级；动力系统中，电池控制器要达到ASIL-C等级；智驾系统中，行车模块需要达到ASIL-D等级。与之对应的芯片及底层资源也有着同样的功能安全要求。

在芯片IP领域，Imagination近日最新推出的用于车载智能和交互的Imagination DXS GPU。由于采用了“分布式安全性机制”等多项创新，该产品能够满足ASIL-B等级的功能安全要求，省去了在Imagination图形处理器上实现ASIL-B等级功能安全的额外开销。目前，该产品已经获得了汽车市场的使用许可，性能大幅提升且极具成本优势。 

Imagination车载GPU产品线产品总监章政表示：“作为全球第四大芯片IP厂商，我们非常关注汽车行业的功能安全要求。现在，我们的DXS已经达到了ASIL-B的要求，用户可以把我们的GPU 集成到他们的应用系统里面，去实现整个系统的ASIL-B甚至ASIL-D。” 

带有“分布式安全机制”的处理器

全新的DXS是一款可扩展、灵活的GPU IP，专为处理驾驶舱、信息娱乐和高级驾驶辅助系统中的图形和计算工作负载而打造，算力性能和功能安全都是其核心要素。

由于采用了全新的“分布式安全机制”解决方案，DXS在性能、功耗或面积（PPA）等方面的开销远小于现有的两种主要方法的情况下，实现了ASIL-B功能安全。这两种传统方法分别是：双核锁步法，硅片面积增加100%；工作负载重复法，安全工作负载性能减半。分布式安全机制则能够以比传统方法低两到三倍的开销来满足ASIL-B安全要求。 

章政强调说：“这是我们的一项专利技术，当前市场上，我们是唯一拥有这种高效解决方案的厂商，我们还没有看到其他厂商。目前来看，我们的DXS解决方案是全球功能安全实现效率最高的解决方案。”

分布式安全机制对GPU性能的影响几乎为零，而面积代价极低，估计仅为10%。它利用了当今处理器固有的并行性，以及任何线程都不会被完全利用的事实。这一获得专利的安全机制，将这些线程组合成对，并在空闲时注入安全测试，从而能够在ASIL标准设定的时间范围内识别故障。

Imagination资深产品管理总监Stephen Barton补充说：“每个应用行业都有一定的安全要求，这个要求在汽车行业显得更为重要，而且，不可忽略的是，对于这个大批量生产的汽车行业，汽车制造厂还需要平衡实现功能安全的成本。现在，imagination已经把汽车功能安全的成本降下来很多，这非常符合今天这个竞争异常激烈的汽车市场的需求。”

算力飙升50%，效率提高20%

过去的十年中，汽车对像素处理的需求大幅增长，尤其是数字驾舱、全宽仪表盘显示屏和后排娱乐屏幕等，视觉体验已经堪比智能手机。Imagination在3D图形处理性能、灵活的多任务处理和强大的安全性方面的出色表现，使其在业界广受欢迎。

全新DXS的算力可以从单核0.25 TFLOPS的配置，扩展到1.5 TFLOPS的处理能力，这意味着该处理器的峰值性能比Imagination上一代汽车GPU IP提高了50%。Imagination独特的多核技术可实现两核、三核和四核配置，而内核之间的低带宽总线和对隔离的支持，也使IMG DXS可适用于多晶粒芯片（chiplet）。它采用了在D系列PowerVR架构中引入的相关特性，如流水线数据主控和2D双速纹理处理，从而在性能效率上比上一代汽车GPU IP提高了20%，并确保其在实际基准测试中的表现优于竞品IP内核。 

智能驾驶时代，高算力是提升未来出行体验的关键。章政说：“GPU的一大强势就是它可以提供非常灵活的算法适配，因为它是开放式的API，所以用户在GPU上可以实现任何算法。”

DXS还针对下一代车辆智能所需的计算工作负载进行了优化，如计算机视觉和数据处理。通过将DXS的基础硬件与新增的FP16流水线和一组新的计算库及AI工具包相结合，用户可以在计算工作负载方面实现比上一代产品高达10倍的性能提升。

Stephen Barton表示：“这不仅能够实现图形的高效的处理，而且能够适合智能座舱以及辅助驾驶系统，不管是 L2 级，还是以后的 L3 级，乃至更高级别的辅助驾驶系统。”

全新的计算库和人工智能工具包

与硬件同时开发的还有一套新的计算库imgBLAS、imgNN、imgFFT，它们可帮助软件开发人员实现高达80%的GPU利用率。这也将加速常见计算工作负载的处理，如计算机视觉和ADAS系统感知数据的预处理和后处理。 

据章政介绍，这些库与新的参考工具包oneAPI和TVM相结合，可以创建一个基于开放标准的实用软件栈，软件开发人员可以利用该软件栈轻松地将其计算应用移植到基于Imagination IP的硬件上，并最大限度地提高其性能。 

此外，在软件方面，Imagination的汽车GPU支持OpenGL® ES、Vulkan®、OpenGL®和OpenCL™。它们可运行流行的汽车操作系统，如QNX和Green Hills软件公司的INTEGRITY RTOS，以及Linux和Android。基于硬件的虚拟化技术使Imagination GPU能够同时运行多达8个操作系统，并通过完全的内存隔离，实现完全安全的GPU多任务处理。Imagination与全球领先的安全关键型图形和计算软件驱动程序和库构建者和提供商CoreAVI合作开发安全关键型驱动程序，从而为Imagination GPU提供OpenGL SC和Vulkan SC支持。

“当然，如果不优化硬件的话，软件的利用率肯定是非常低的，那在我们的工作当中，我们会把计算放在硬件当中最优的优先级，也就是确保如何更好地优化内存，提高硬件的使用效率，所以我们选择和 UXL 等开源的标准合作，来确保每一个人都可以利用我们的资源，更好地进行优化，并且确保硬件利用率的提升。” Stephen Barton说道。

结束语

面向汽车行业，凭借超过3.95亿个GPU IP的出货量，Imagination已经成为了驾驶舱和车载娱乐信息系统领域最大的GPU IP供应商。其在图形计算和边缘计算方面的优势，助力遍布世界各地的众多车辆实现出众的性能表现。

面向未来，随着汽车的自主化程度越来越高，人们更加重视汽车能够以更智能更灵敏的方式去识别环境、快速反应，并处理故障。通过自身的创新以及与合作伙伴的生态体系，Imagination能够通过全面覆盖了硬件和软件的完整安全性工具包，来满足汽车行业的复杂要求，加速智能汽车的发展。