Imagination announces PowerVR Series3NX Neural Network Accelerator, bringing multi-core scalability to the embedded AI market

作者：刘于苇, Dec. 06, 2018 – 

对一家IP公司来说，要想在竞争中领先市场，持续的研发投入是非常重要的。一年前，Canyon Bridge收购了Imagination之后，母公司资金的注入持续推高imagination的研发动作，让被苹果伤害后的它迅速恢复元气，跟上了这波人工智能（AI）大潮。

12月4日， Imagination Technologies在深圳召开了PowerVR inspire大会，宣布推出其面向人工智能应用的最新神经网络加速器（NNA）架构PowerVR Series3NX，以及第九代（Series9）图形处理器（GPU）系列新品PowerVR 9XEP、 9XMP和9XTP。

会上，Imagination Technology销售和市场营销执行副总裁David McBrien解释了Inspired这个单词，"（inspired）不光是激励客户开发创新、差异化的产品，更重要的是希望大家加入imagination这个生态系统，成为我们的许可方。生态系统中合作伙伴的需求，将为我们开发下一代产品提供动能和参考。"

新品方面，神经网络加速器Series3NX的可扩展性使系统级芯片（SoC）制造商能够针对诸如汽车、移动设备、智能视频监控和物联网边缘设备等一系列嵌入式市场去优化计算能力和性能。而三款全新的Series9 GPU则代表了PowerVR有史以来最佳的GPU产品组合，相对上代产品，它们改进了效率，增加了新功能，覆盖从入门级到高端市场。

Series3NX神经网络加速器

Imagination于2017年推出了上一代神经网络加速器产品 PowerVR Series2NX。迄今为止，它已经授权给了多家客户，主要集中在移动设备和汽车市场上。
而对于全新的Series3NX，Imagination Technology视觉和人工智能产品管理高级总监Neal Forse介绍到，其单个内核的性能可从0.6到10万亿次操作/秒（TOPS），同时其多核实现可扩展到160TOPS以上。得益于包括无损权重压缩等架构性增强，Series3NX架构的性能可在相同的芯片面积上较上一代产品提升40%，使SoC制造商可在性能效率方面提高近60%，且带宽需求降低了35%。

作为Series3NX架构的一部分，Imagination还发布了PowerVR Series3NX-F（Flexible）半导体知识产权（IP）配置，以提供更平衡的功能性和灵活性，同时兼顾性能。采用Series3NX-F的客户可以通过OpenCL框架来实现差异化并为其产品增加价值。
Imagination视觉和人工智能副总裁Russell James评论道："Series3NX架构和Series3NX-F都是不折不扣的创新产品。它们一起带来了灵活性和可扩展性，同时将性能上限提高了将近一倍。这改变了游戏规则，可真正推动嵌入式设备去大规模采用人工智能。"

为了迎合快速发展的市场，新的PowerVR工具也进行了多项扩展，从而能够最优化地去映射新兴的网络模型、提供灵活性和性能优化的理想组合。

通过使用Imagination的专用深度神经网络（DNN）API，开发人员可以针对Series3NX架构以及现有PowerVR GPU编写人工智能应用程序。该API可以在多种SoC配置上工作，以便在现有设备上完成原型设计。

PowerVR 第九代图形处理器

而最新发布的PowerVR Series9图形处理器，据称将支持智能手机、汽车信息娱乐产品、机顶盒和电视等产品，具有图形和流畅的图形化用户接口（GUI），这与PowerVR神经网络加速器相辅相成。

• PowerVR Series9XEP：基于Rogue架构，这些内核延续了这一类别PowerVR GPU的单位面积填充率领导地位。它们具有PVRIC4视觉无损压缩功能，以便确保带宽和内存占用的降低，从而以最低的系统成本为用户提供GUI、人机界面（HMI）和休闲游戏方面的最佳用户体验。其目标系统产品包括机顶盒、数字电视、低成本移动设备、中档汽车仪表盘和车载信息娱乐系统（IVI）。

• PowerVR Series9XMP：随着计算密度（GFLOPS/mm2）的显著提高，这些基于Rogue架构的GPU为中端移动设备、机顶盒和数字电视提供了优秀的计算和游戏体验，并为在 GPU上实现人工智能和神经网络处理提供了基础。
• PowerVR Series9XTP：基于Furian架构开发，这些新的GPU已经显著提高了游戏/计算密度，并在整体设计上有更全面的功耗/性能/面积（PPA）的优化，使其成为高端移动设备和高端车载信息娱乐系统，以及跨计算/服务器细分市场应用的理想选择。
"凭借PowerVR GPU系列产品，我们专注于帮助客户创建出在任何价位上都能够脱颖而出的产品，"Imagination PowerVR执行副总裁Nigel Leeder说道。"这些新的GPU是有史以来最好的主流PowerVR GPU内核，将使我们能够继续增加在Android设备领域内的份额，以及在移动设备、机顶盒、数字电视和汽车应用领域内的总体出货量。有了这些最新的GPU，我们的客户可以在从入门级到高端的各个市场中都提供更具差异化和令人兴奋的产品。"

PowerVR有什么特别之处？

PowerVR GPU利用了一项被称为分块延迟的渲染（TBDR）技术，该技术保证了几乎所有的图形处理都在"芯片上"完成，并将存储带宽的需求降至最低。与其他GPU解决方案相比，这种解决方案提供了出色的效率。在其25年的历史中，PowerVR已经支持了一些最受欢迎的游戏机和街机系统，搞不好你小时候翘课去玩过的街机就用了哦。此外它还推动了移动设备的图形处理革命，并为汽车仪表盘增添了信息娱乐、导航和驾驶员辅助功能。

全新PowerVR Series9 GPU揭秘

新的GPU都采用了PVRIC4技术，它是Imagination强大的图像压缩技术的最新一代，可实现随机访问视觉无损图像压缩，确保了带宽和内存占用率至少节省50％，并使系统能够去克服性能带宽限制。与上一代的GPU相比，新的GPU系列还提供了更强的性能/功耗/面积和时序优化，以及包括可降低合成的工作负载带宽和成本的全新alpha缓冲/单元模块提示等在内的新功能。
PowerVR Series9XEP GPU的设计超越了上一代的Series9XE GPU：

 通过微架构调优改善了游戏和基准测试的性能
 通过PVRIC4缩减了带宽并增加了缓存大小
 加强了填充密度的领先地位
 优化了时序以使核心时钟速度比上一代产品更高

PowerVR Series9XMP GPU的特性：

 改善了游戏/计算密度，使得游戏性能获得最多达45%的提升
 改善了游戏特性集，包括各向异性过滤（高达2倍速度）和阴影采样器（高达4倍速度）
 增加了算术逻辑单元（ALU）密度。新一代GPU将每个集群的ALU扩展了2倍，位宽从16位扩展到32位，以提高性能
 计算能力的提升包括数据路径（缓存）、原子性操作（atomic operation）、数据处理机（datamaster）设置速率，以及与其他工作负载计算的完全重叠
 通过PVRIC4降低带宽和增加缓存大小
 微架构调整和时序优化

PowerVR Series9XTP GPU的改进包括：

 通过增加高达50%的fps/mm2密度，提升了游戏/基准计算密度
 贯穿整个设计的全面PPA优化，包括低级架构性的调优
 更多的ALU宽度选项，为了显著增加FLOP密度，现在每个集群宽度多达40级
 通过PVRIC4降低带宽和增加缓存大小
 YUV加速到平面YUV 的2和3倍

新的GPU可以与PowerVR Series3NX神经网络加速器(NNA)配对使用，利用GPU来管理经典的视觉和预处理算法，并使用Series3NX来处理高度优化的定点神经网络处理。

在最近发布的PowerVR汽车技术包中的多项优化可以应用于所有这些PowerVR Series9内核。

软件和工具支持

Imagination为开发人员提供了免费获得跨平台PowerVR SDK的服务，该SDK旨在支持3D图形应用开发的所有方面；并提供了可简化3D图形和GPU计算应用开发的工具和实用程序。SDK和其他资源可以在PowerVR Insider社区中获得。

用于新GPU的Physical Design Optimisation Kits（DOKs）设计优化工具包括优化的参考设计流程、来自于合作伙伴经过调整优化的逻辑库、特性标定数据和文档，这些颇具灵活性的优化工具将一起提供给客户以优化其设计的PPA。

应用领域及供货情况

David McBrien表示，在手机等移动设备行业imagination很强大，"我们的合作伙伴每年销售上亿颗芯片。汽车方面，imagination的IP结合TI等伙伴，共同占据了市场份额的50%，比方说汽车中的仪表盘市场。消费电子方面，涉及DTV、机顶盒等，还有包括IoT、计算机视觉、AR/VR、AI等新兴市场我们比较关注，我们的IP对这些领域的客户也是非常重要的。"
"而中国市场对imagination来说非常重要，更可贵的是它一直在保持增长，不少中国公司已经是我们的客户，" David McBrien说到，"我们中国区的总经理刘国军先生将在中国建立更大的团队，来支持中国市场和客户，未来也会把更多的研发工作转到中国来做。"
PowerVR Series3NX和新的PowerVR GPU系列现已可提供授权，PowerVR Series3NX-F将于2019年第一季度开始供货。