RPP「六邊形戰(zhàn)士」處理器：融合NPU與GPU優(yōu)勢(shì)，兼具高效與實(shí)時(shí)性的AI新星
來(lái)源：面包芯語(yǔ)
時(shí)間：2023-08-31 23:29:04
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在科技江湖中，處理器家族群英薈萃，各展神通，從DSP到NPU再到GPGPU，每款處理器優(yōu)劣各異，各有所長(zhǎng)。正是這些處理器的優(yōu)點(diǎn)，使它們?cè)谔囟ǖ氖袌?chǎng)領(lǐng)域中占有一席之地；也是它們的缺點(diǎn)，限制了它們進(jìn)入其他市場(chǎng)領(lǐng)域發(fā)展。然而，在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中，有一款處理器被譽(yù)為“六邊形戰(zhàn)士處理器”，它就是RPP，憑借其獨(dú)特的底層架構(gòu)，RPP成功實(shí)現(xiàn)了NPU的高效率和GPU的高通用性相結(jié)合，在AI市場(chǎng)中游刃有余，成為了AI領(lǐng)域的后起之秀。這種結(jié)合令RPP具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和高效的處理能力，使其在市場(chǎng)上具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。（DSP & RPP 性能對(duì)比）接下來(lái)，讓我們深入分析一下RPP是如何成為「六邊形戰(zhàn)士」處理器的。首先，我們來(lái)回顧一下DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)——低延遲。這一特性，使得DSP在4G、5G無(wú)線通信、雷達(dá)信號(hào)處理等領(lǐng)域脫穎而出，成為不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。在需要即時(shí)、高效信號(hào)分析與處理的應(yīng)用場(chǎng)景中，DSP無(wú)疑是最佳的選擇。然而，正如硬幣的兩面一樣，DSP也有其局限性，尤其在高性能人工智能（AI）領(lǐng)域。雖然DSP在特定領(lǐng)域表現(xiàn)出色，但對(duì)于涉及大規(guī)模并行計(jì)算和復(fù)雜矩陣運(yùn)算的AI任務(wù)，它可能會(huì)顯露出性能瓶頸。AI任務(wù)通常要求高度優(yōu)化的計(jì)算能力，而這恰恰是DSP的傳統(tǒng)應(yīng)用所未涉及的。此外，DSP的匯編語(yǔ)言暴露性使得編程變得困難，軟件難以遷移和迭代。（NPU& RPP 性能對(duì)比）正因如此，專(zhuān)門(mén)的處理器類(lèi)型如NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器）和GPU（圖形處理器）應(yīng)運(yùn)而生，以滿(mǎn)足AI領(lǐng)域的需求。NPU專(zhuān)注于高效執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，而GPU則以其卓越的并行處理能力，成為訓(xùn)練和推斷復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的不二之選。這種針對(duì)性的架構(gòu)設(shè)計(jì)使得它們能夠在AI領(lǐng)域展現(xiàn)出更卓越的性能。任何技術(shù)都有其兩面性一樣，GPU和NPU也不例外。它們?cè)谀承┓矫婵赡艽嬖诰窒扌裕沟盟鼈儫o(wú)法廣泛地應(yīng)用于所有領(lǐng)域。例如，盡管NPU優(yōu)勢(shì)非常明顯，低功耗，低成本，高性能都達(dá)到極致。然而，NPU的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，首先，部署相對(duì)較慢，用戶(hù)需要使用NPU特有的SDK接口將其訓(xùn)練好的模型部署到芯片上，這需要用戶(hù)重新學(xué)習(xí)NPU的編程語(yǔ)言，大大增加了部署時(shí)間（這與GPU不同，GPU使用通用的CUDA語(yǔ)言進(jìn)行編程）。其次，NPU屬于定制化的硬件，這在一定程度上限制了其適用范圍。盡管在AI領(lǐng)域具備廣泛的應(yīng)用前景，但在其他領(lǐng)域如圖像處理、科學(xué)計(jì)算以及信號(hào)處理等方面，其應(yīng)用可能會(huì)受到限制。此外，即便在AI領(lǐng)域，隨著新的AI算子不斷涌現(xiàn)，很多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可能難以在既有的定制化NPU上得到充分支持。這種定制化的特性使得NPU在處理特定類(lèi)型的任務(wù)時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)卓越性能，但同時(shí)也可能在其他領(lǐng)域的應(yīng)用上顯得相對(duì)不足。由于技術(shù)的快速發(fā)展和多樣化需求，NPU在適應(yīng)不斷變化的場(chǎng)景時(shí)可能面臨一些挑戰(zhàn)。（GPU& RPP 性能對(duì)比）下面來(lái)說(shuō)一下GPU,盡管在功耗、成本和性能方面不如NPU，但GPU依然是AI領(lǐng)域使用最多的處理器。這歸功于GPU強(qiáng)大的CUDA生態(tài)。CUDA是一種由NVIDIA開(kāi)發(fā)的并行計(jì)算平臺(tái)和應(yīng)用程序編程接口，它讓開(kāi)發(fā)者能夠使用NVIDIA的GPU進(jìn)行高性能計(jì)算。正是這種強(qiáng)大的生態(tài)，使得GPU在AI領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位，可以廣泛應(yīng)用。然而，需要指出的是，GPU的處理時(shí)延通常較大，這使得它不適用于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，而僅限于在Linux或Windows操作系統(tǒng)上使用。正因如此，GPU在無(wú)線通信、雷達(dá)處理等信號(hào)處理領(lǐng)域的應(yīng)用受到了一定的限制。GPU在AI領(lǐng)域的主導(dǎo)地位源于其卓越的并行計(jì)算能力和廣泛支持的軟硬件生態(tài)系統(tǒng)。這種并行計(jì)算能力使得GPU能夠在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)和復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，從而在訓(xùn)練和推理中取得出色的性能。盡管在功耗和成本方面存在一些局限，但其在性能方面的優(yōu)勢(shì)往往能夠彌補(bǔ)這些不足。不過(guò)，在追求GPU強(qiáng)大性能的同時(shí)，人們也不能忽視其功耗和成本帶來(lái)的挑戰(zhàn)。特別是在移動(dòng)設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)等資源受限的場(chǎng)景中，選擇適當(dāng)?shù)奶幚砥魇且粋€(gè)需要深思熟慮的決策。例如，大模型之所以難以商用化，很大程度上是因?yàn)槠渚薮蟮墓某杀荆灰虼耍谛阅堋⒐暮统杀局g尋求平衡也變得至關(guān)重要。（FPGA& RPP 性能對(duì)比）當(dāng)然，F(xiàn)PGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列）確實(shí)在某些方面提供了一種獨(dú)特的解決方案，它能夠?qū)崿F(xiàn)高性能和低時(shí)延的操作。不同于一般的中央處理單元（CPU）和圖形處理單元（GPU），F(xiàn)PGA可針對(duì)特定任務(wù)進(jìn)行硬件級(jí)別的編程，從而實(shí)現(xiàn)極高的運(yùn)算速度和響應(yīng)能力。然而，這種高度專(zhuān)用的能力也帶來(lái)了一些挑戰(zhàn)和限制。首先，成本是一個(gè)重要的考量因素。由于其專(zhuān)用硬件和定制設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA往往具有相對(duì)較高的成本，這限制了其在大規(guī)模或成本敏感的應(yīng)用場(chǎng)景中的使用。其次，F(xiàn)PGA的部署和配置通常需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)和時(shí)間投資。與通用硬件相比，F(xiàn)PGA需要獨(dú)特的開(kāi)發(fā)環(huán)境和工具鏈，這增加了開(kāi)發(fā)周期和復(fù)雜性。因此，部署速度相對(duì)較慢，這可能會(huì)影響其在快速發(fā)展和變化的市場(chǎng)環(huán)境中的適應(yīng)性。由于這些因素，F(xiàn)PGA主要用于某些特定領(lǐng)域，其中對(duì)高性能和低延遲有嚴(yán)格要求。例如，在信號(hào)處理、數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)分析和仿真等其他需要高度可定制和實(shí)時(shí)響應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景中，F(xiàn)PGA有著不可替代的地位。當(dāng)然也有一款產(chǎn)品，珠海市芯動(dòng)力科技有限公司自主研發(fā)的全球首款針對(duì)并行計(jì)算設(shè)計(jì)的芯片架構(gòu)-RPP，則成功實(shí)現(xiàn)了低成本、低功耗、低延時(shí)、高性能、快速部署和廣泛應(yīng)用的全方位平衡。憑借其獨(dú)特的底層架構(gòu)，成功地結(jié)合了NPU的高效率與GPU的高通用性，為AI計(jì)算提供了全新的解決方案。與傳統(tǒng)的NPU和GPU相比，它成功地橋接了兩者之間的性能差距，使得應(yīng)用程序能夠在一個(gè)平臺(tái)上享受到兩者的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)RPP還可以支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），它具有DSP的低延遲特性，這將大大提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和響應(yīng)速度，對(duì)于需要迅速做出決策的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)至關(guān)重要。RPP的這一特性使其在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。例如，在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，RPP可以實(shí)時(shí)處理大量的傳感器數(shù)據(jù)，迅速做出駕駛決策，提高駕駛安全性。在醫(yī)療領(lǐng)域，RPP可以幫助醫(yī)生進(jìn)行快速的醫(yī)學(xué)圖像處理和數(shù)據(jù)分析，提高診斷的準(zhǔn)確性和效率等等。除此之外，RPP的高效率和低功耗特性還可以應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析、工業(yè)自動(dòng)化、泛安防等領(lǐng)域。它的通用性使其能夠適應(yīng)各種不同的應(yīng)用場(chǎng)景，從而實(shí)現(xiàn)了高度的可移植性和靈活性。RPP架構(gòu)與其他產(chǎn)品相比，堪稱(chēng)「六邊形戰(zhàn)士」。相較于CPU、GPU、DSP、NPU、FPGA這些產(chǎn)品，它們某些領(lǐng)域存在明顯劣勢(shì)，而RPP則成功實(shí)現(xiàn)了低成本、低功耗、低延時(shí)、高性能、快速部署和廣泛應(yīng)用的全方位平衡。RPP架構(gòu)具備通用性和高效性，能夠幫助人工智能用戶(hù)以最短的時(shí)間實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品Time to Market。它在自動(dòng)駕駛、醫(yī)療、大數(shù)據(jù)分析、工業(yè)自動(dòng)化、泛安防等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，為AI計(jì)算提供了全新的解決方案。隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，RPP將在更多領(lǐng)域展現(xiàn)出其強(qiáng)大的應(yīng)用潛力，為推動(dòng)科技發(fā)展和提升社會(huì)效益做出更大的貢獻(xiàn)。
