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Ceva calibre une architecture DSP pour la fusion de données multicapteurs à hautes performances

Publié le 09 avril 2020 à 11:58 par Pierrick Arlot        Composant  Ceva

Ceva-Sensor Hub

La société Ceva, qui fournit sous licence des technologies de détection et de connectivité sans fil, affirme avoir développé avec SensPro la première architecture DSP pour contrôleur multicapteur (sensor hub) conçu pour gérer le traitement et la fusion des données issues des capteurs au sein d’équipements sensibles à leur environnement contextuel. SensPro cible plus particulièrement les concepteurs de processeurs spécialisés capables de s’adapter de manière éco-efficace à la prolifération de multiples types de capteurs dans les smartphones, les robots, les automobiles, les casques de réalité virtuelle ou augmentée, les assistants vocaux, les appareils de la maison connectée ou les applications industrielles et médicales émergentes.

Ces capteurs (caméras, radars, lidars, capteurs de temps de vol ToF, microphones et centrales à inertie IMU), génèrent en effet divers types de données (liées à l’image, à l’audio, aux signaux RF, aux mouvements…) à des débits très variés qu'il faut éventuellement analyser en local en y appliquant des algorithmes IA (intelligence artificielle).

Selon Ceva, l’architecture SensPro, conçue dès le départ pour maximiser le rapport performances/watt pour le traitement multicapteur complexe, est taillée pour les opérations mathématiques à virgule flottante à simple et demi-précision requises pour le traitement du signal à plage dynamique élevée, la création de nuages ​​de points et l’apprentissage de réseaux de neurones profonds (DNN). Elle offrirait aussi la forte capacité de calcul parallèle 8 et 16 bits requise pour le traitement de la voix et de l'image, l'inférence DNN et la localisation et la cartographie simultanées (SLAM). « Le défi consiste aujourd’hui à traiter et fusionner différents types de données provenant de différents types de capteurs, indique Yohann Tschudi de la société d’études Yole Développement: En utilisant un mix de traitements scalaire et vectoriel, de calculs mathématiques en virgule flottante et fixe, le tout couplé à une microarchitecture évoluée, SensPro offre aux concepteurs d’équipements et de puces-systèmes SoC une architecture de processeur unifiée qui répond aux besoins de tout dispositif multicapteur sensible au contexte. »

Bloc-diagramme de l'architecture Ceva SensPro

Dans la pratique, SensPro utilise une architecture VLIW à 8 voies configurable, ce qui lui permettrait d'être facilement adaptable à un large éventail d'applications. La microarchitecture combine des unités de traitement scalaire et vectoriel et intègre un pipeline à grand nombre d’étages autorisant des cadences de fonctionnement de 1,6 GHz une fois gravée en technologie 7 nm. SensPro intègre notamment un processeur scalaire Ceva-BX2 (lire notre article ici) pour l'exécution du code de contrôle et déploie une architecture SIMD échelonnable pour le traitement parallèle, configurable jusqu'à 1024 MAC 8x8 et 256 MAC 16x16 avec prise en charge spécifique pour les réseaux de neurones binaires (BNN) 8x2, et jusqu’à 64 MAC à virgule flottante simple précision et 128 à demi-précision.
 
Selon Ceva, ces caractéristiques permettent de fournir des performances de 3 Tops pour l'inférence de réseaux 8x8, de 20 Tops pour l'inférence de réseaux BNN et de 400 Gflops pour l'arithmétique à virgule flottante.
 
Les autres caractéristiques clés de l’architecture SensPro incluent une architecture mémoire fournissant une bande passante de 400 Go/s, un cache d'instructions à 4 voies, un cache de données vectorielles à 2 voies, un DMA et des gestionnaires de files d'attente et de tampons pour décharger le DSP des transactions de données.
 
Ceva accompagne son offre d'un ensemble de logiciels et d'outils de développement, y compris un compilateur LLVM C/C++, un IDE sous Eclipse, une API OpenVX, des bibliothèques OpenCL, le compilateur Ceva de graphes de réseaux de neurones profonds (CDNN) avec l'API CDNN-Invite pour l'inclusion de moteurs IA personnalisés, les fonctions d'imagerie Ceva-CV, le kit de développement logiciel Ceva-SLAM et les bibliothèques de vision associées, la réduction de bruit ClearVox, la reconnaissance vocale WhisPro, la fusion de capteurs MotionEngine et le framework logiciel SenslinQ.
 
Initialement, les DSP SensPro seront disponibles en trois configurations à partir du 3e trimestre 2020, chacune comprenant un processeur CEVA-BX2 et diverses unités vectorielles configurées pour des cas d'usage précis : applications liées à l’image, la vision ou l’audio (SP250), applications de type SLAM (SP500F) et applications orientées IA (SP1000).
 

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