性能最高提升480倍：Arm推出2款新AI邊緣計(jì)算芯片設(shè)計(jì)，專(zhuān)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備打造

魚(yú)羊 2020-02-11 12:56:30 來(lái)源：量子位

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量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

今天，Arm 推出了 2 款具有 AI 功能的 NPU（神經(jīng)處理單元），Arm Cortex-M55?和?Ethos-U55。

新芯片專(zhuān)為物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備設(shè)計(jì)，不需要云連接，旨在提高低功耗嵌入式設(shè)備的機(jī)器學(xué)習(xí)和推理能力。

Arm 稱，在某些語(yǔ)音和視覺(jué)場(chǎng)景下，能將機(jī)器學(xué)習(xí)性能提升多達(dá)?480倍。

這兩款芯片預(yù)計(jì) 2021 年初上市。

Cortex-M55：氦氣技術(shù)+自定義指令能力

Cortex-M55 屬于 Arm 的 Cortex-M 產(chǎn)品系列，具有性價(jià)比高、高能效的特點(diǎn)。

這是第一款基于 Arm 氦氣技術(shù)的片上系統(tǒng)。所謂氦氣技術(shù)，實(shí)際上是針對(duì) Arm Cortex-M 系列處理器的 M-Profile 矢量擴(kuò)展（MVE）技術(shù)，旨在為最小的嵌入式設(shè)備提供增強(qiáng)的機(jī)器學(xué)習(xí)和信號(hào)處理。

這是 Armv8.1-M 架構(gòu)的擴(kuò)展，該架構(gòu)針對(duì)低功耗芯片進(jìn)行了優(yōu)化，增加了150多個(gè)新的標(biāo)量和矢量指令。可以有效計(jì)算 8 位、16 位和 32 位定點(diǎn)數(shù)據(jù)。

對(duì)于 8 位定點(diǎn)格式，補(bǔ)充了浮點(diǎn)數(shù)據(jù)類(lèi)型，包括單精度浮點(diǎn)數(shù)（32 位）和版精度浮點(diǎn)數(shù)（16 位）。

Arm 表示，與前代產(chǎn)品相比，采用氦氣技術(shù)的 Cortex-M55 可將數(shù)字信號(hào)處理性能提高?5 倍，將機(jī)器學(xué)習(xí)性能提高?15 倍。

此外，它還允許高級(jí)內(nèi)存接口提供對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的快速訪問(wèn)，并內(nèi)置于 Arm TrustZone 系統(tǒng)內(nèi)。

Ethos-U55：Arm 首款 microNPU

Ethos-U55 屬于 Cortex-M 處理器的配套 NPU 加速器架構(gòu)，致力于解決對(duì)電池壽命和成本敏感的復(fù)雜AI計(jì)算難題，需要和 Cortex-M55、Cortex-M33、Cortex-M7、Cortex-M4 等產(chǎn)品搭配使用。

Ethos-U55 的設(shè)計(jì)非常精簡(jiǎn)，著眼于面積和功率效率，具有較小的內(nèi)存占用量。

簡(jiǎn)而言之，這是一款既小又省電、可以在最小的電子設(shè)備上運(yùn)行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)用芯片。

它包含 32 至 256 個(gè)可配置計(jì)算單元，與基本的 Cortex-M55 相比，最多可實(shí)現(xiàn)?32 倍的機(jī)器學(xué)習(xí)性能提升。

也就是說(shuō)，與前幾代 Cortex-M 芯片相比，Ethos-U55 + Cortex-M55 的組合，運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)的速度最高能提升 480 倍。

Arm表示，與 Cortex-M7 相比，Cortex-M55 和 Ethos-U55 的組合，在推理速度上能快?50 倍，在語(yǔ)音活動(dòng)檢測(cè)、噪聲消除等任務(wù)當(dāng)中，能效最高能提升?25 倍。

而在軟件方面，Cortex-M55 和 Ethos-U55 都可以與流行的機(jī)器學(xué)習(xí)框架（TensorFlow 和 PyTorch），以及 Arm 自家的解決方案很好地配合使用。

應(yīng)用領(lǐng)域

機(jī)器學(xué)習(xí)現(xiàn)在正在被部署到各種行業(yè)的各個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中。

AI邊緣芯片，正在成為廠商們互相斗法的新“戰(zhàn)場(chǎng)”。

比如英特爾的 Myriad，谷歌的 Edge TPU，英偉達(dá)的 Jetson Nano 等等。

Arm 認(rèn)為，終端 AI 市場(chǎng)將成為未來(lái)幾年中出現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)的領(lǐng)域。

新的 IP 版本，正是為了涵蓋這一領(lǐng)域。

比如，新芯片將能夠把AI應(yīng)用程序帶到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

成百上千個(gè)配備了機(jī)器學(xué)習(xí)功能的低成本傳感器可以仔細(xì)校準(zhǔn)每株植物需要的水量、肥料和殺蟲(chóng)劑。

比如無(wú)人駕駛汽車(chē)和智能醫(yī)療設(shè)備的落地，都需要 AI 邊緣芯片的加持。

Arm表示，Cortex M55 + Ethos U-55 的組合，可以執(zhí)行更高級(jí)別的機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)，包括手勢(shì)檢測(cè)、指紋、面部、語(yǔ)音識(shí)別等。

Arm 汽車(chē)及物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù) VP 兼總經(jīng)理迪普提·瓦查妮（Dipti Vachani）補(bǔ)充說(shuō)：

讓 AI 在功率相對(duì)較低的設(shè)備上運(yùn)行，而不是必須與基于云的數(shù)據(jù)中心保持通信，對(duì)數(shù)據(jù)安全和隱私而言至關(guān)重要。

不過(guò)，Arm 的新芯片設(shè)計(jì)都屬于推理芯片，對(duì)對(duì)象分類(lèi)和實(shí)時(shí)人臉識(shí)別這樣的計(jì)算密集型任務(wù)并不適用。

參考鏈接

https://www.anandtech.com/show/15494/arm-announces-cortexm55-core-and-ethosu55-micronpu

https://fortune.com/2020/02/10/arm-new-a-i-chips/

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