新思科技公司(Synopsys，Inc.)日前宣布：其全新DesignWar EV視覺處理器產(chǎn)品系列中的首批產(chǎn)品開始供貨。該系列的EV52和EV54視覺處理器是完全可編程和可配置的視覺處理器IP核，它們結合了軟件解決方案的靈活性與專用硬件的低成本和低功耗特性。EV處理器以超過1000GOPS/W的性能實現(xiàn)了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(CNN)，從而能夠僅以其他視覺解決方案的一小部分功耗，實現(xiàn)對諸如面部、行人和手勢等多樣化的目標快速而準確的監(jiān)測。為了加速應用軟件開發(fā)，EV處理器系列得到了基于OpenCV和OpenVX等等現(xiàn)有和新興的嵌入式視覺標準，以及Synopsys的MetaWare開發(fā)工具包的綜合性軟件編程環(huán)境的支持。通過把專為視覺數(shù)據(jù)處理而優(yōu)化的高性能硬件與高效編程工具結合在一起， EV處理器成為了各種嵌入式視覺應用的一種理想解決方案，包括視頻監(jiān)控、手勢識別和目標監(jiān)測等應用。
“在包括安全設備、游戲設備和汽車電子等諸多產(chǎn)品中，嵌入式系統(tǒng)從各種視覺輸入中提取觀測結果的能力正在變得越來越重要，這正是對擁有更高性能和更高能效的視覺處理功能的驅(qū)動性需求，”嵌入式視覺聯(lián)盟(Embedded Vision Alliance)創(chuàng)始人Jeff Bier表示。“像Synopsys的DesignWare EV處理器這樣的專用處理器可以幫助設計人員為其視覺應用實現(xiàn)想要的性能，而同時僅需適用于便攜式設備的功耗等級。”
Synopsys_DesignWare_EV_Processor
高性能多核硬件
EV處理器系列包含多個高性能處理內(nèi)核，可在典型的28nm工藝技術中實現(xiàn)高達1GHz的運行速率。EV處理器系列也實現(xiàn)了一種前饋卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(CNN)結構，它支持一個可編程的點對點串流互連網(wǎng)絡，以用于快速和準確的目標監(jiān)測這一視覺處理的關鍵任務。執(zhí)行單元處理器的數(shù)量可配置，開發(fā)人員能夠在視覺應用中利用通用的任務級和數(shù)據(jù)級并行處理功能，去執(zhí)行復雜的圖像和視頻識別算法，同時僅消耗市場上其它可用視覺處理器五分之一的功耗。
高生產(chǎn)率的編程工具
一個完整的、包括OpenVX和OpenCV庫、以及Synopsys的MetaWare開發(fā)工具包的軟件編程環(huán)境，簡化了Synopsys EV處理器系列的應用軟件開發(fā)。可用于EV處理器的OpenCV源程序視覺庫提供了用于實時計算機視覺的2500多種功能。這些處理器都是可編程的，同時可以被“訓練”從而支持任何監(jiān)測目標圖形。OpenVX框架包括43個標準計算機視覺內(nèi)核， 它們已專為運行在EV處理器上而進行了諸如邊緣監(jiān)測、圖像金字塔創(chuàng)建和光流估計等優(yōu)化。用戶們也可定義新的OpenVX內(nèi)核(kernel)，為其目前的視覺應用帶來靈活性，同時滿足未來目標監(jiān)測的需求。OpenVX內(nèi)核可以在運行時分配給EV處理器的多個單元執(zhí)行，從而簡化了處理器的編程。完整的工具套件和源程序庫、以及可提供的參考設計使得設計人員能夠高效的構建、調(diào)試、評估和優(yōu)化其嵌入式視覺系統(tǒng)。
方便的SoC集成
EV處理器專為無縫地集成到SoC中而設計。他們可與任何的主處理器搭配使用并與其并行工作。EV系列通過信息傳遞和中斷來支持與主處理器的同步。此外，EV處理器的內(nèi)存可映射到主處理器。這些特點使得主處理器能夠保持控制，同時使所有的視覺處理都能夠被卸載到EV處理器上，這樣可降低功耗并且加速結果呈現(xiàn)。EV處理器可以存取儲存在SoC內(nèi)存映射區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)，或在需要的情況下，通過ARM AMBA AXIT標準系統(tǒng)接口獨立地存取芯片外數(shù)據(jù)源提供的圖像數(shù)據(jù)。
“嵌入式視覺正在從視頻監(jiān)控到消費性產(chǎn)品和游戲設備等一系列多樣化的應用中推動創(chuàng)新，”Synopsys IP和原型設計市場副總裁John Koeter表示。“Synopsys的全新EV處理器系列提供完美的目標監(jiān)測精度和5倍的功效優(yōu)化，同時提供了一個全面的視覺程序庫和一個強大的軟件編程環(huán)境的支持。這種結合使設計團隊能夠把嵌入式視覺功能更快地集成到更多的系統(tǒng)中，同時功耗比現(xiàn)有的解決方案大大降低。”
據(jù)悉，DesignWare EV52和EV54處理器計劃于2015年5月供貨。
嵌入式視覺處理器常見問題
1.Synopsys將發(fā)布什么?
Synopsys將發(fā)布的是DesignWare嵌入式視覺(EV)處理器系列產(chǎn)品。EV52和EV54視覺處理器是完全可編程和可配置的視覺處理器IP核，它們結合了軟件解決方案的靈活性與專用硬件的低成本和低功耗特性。EV處理器實現(xiàn)了一種可以以超過1000 GOPS/W性能工作的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(CNN)，從而能夠僅以其他視覺解決方案一小部分的功耗，實現(xiàn)對一系列多樣化的目標(如面部、行人和手勢)進行快速而準確的監(jiān)測。
2.什么是嵌入式視覺?
嵌入式視覺指的是將計算機視覺集成到SoC當中。嵌入式視覺是SoC器件能夠在視頻幀中識別目標和手勢，并在發(fā)現(xiàn)對象或手勢時能夠進行適當響應的能力。
3.實現(xiàn)嵌入式視覺的關鍵支撐是什么?
計算機視覺已經(jīng)在實驗室中存在了60年。但直到過去的幾年，微處理器才具有足夠的性能來將計算機視覺嵌入到SoC中。嵌入式視覺進步的另一個因素是功耗的降低--這也只有得益于先進的工藝節(jié)點和諸如ARC等更加高度優(yōu)化的處理器架構。更高的處理器性能加上更低的功耗(更好的性能效率)，使設計人員能夠在包括便攜式應用在內(nèi)的、范圍不斷拓展的設計當中集成嵌入式視覺。
4.DesignWare EV嵌入式視覺處理器的目標應用有哪些?
設計DesignWare EV52和EV54處理器的目的，是為了滿足視頻監(jiān)控、安防、手勢識別以及對象監(jiān)測、跟蹤和分類等領域中不斷增長的市場需求。最終應用包括攝像頭、可穿戴設備、家庭自動化、數(shù)字電視、虛擬現(xiàn)實、游戲設備、機器人、數(shù)字顯示屏、醫(yī)療電子以及汽車信息娛樂系統(tǒng)等。
5.為什么視覺處理需要用特殊的處理器?
雖然視覺算法可以在大多數(shù)處理器上運行，但是這類算法牽涉到許多的復雜數(shù)學運算和數(shù)據(jù)遷移。通用處理器(GPP)可以用來做視覺處理，但是這樣的處理器缺少復雜數(shù)學運算資源，運行起來速度會非常慢。在一些視覺應用中，采用的圖形處理器(GPU)雖然具有許多的運算資源，但是卻缺乏高效移動視覺數(shù)據(jù)的能力，因此其視覺性能相對較低，并且其功耗也非常的高。視覺處理器是專為視覺處理而設計，因此它們擁有所需的復雜數(shù)學運算能力，并且它們還具有精密的數(shù)據(jù)遷移能力，能夠有效地處理視覺幀數(shù)據(jù)。此外，要能夠在嵌入式視覺應用中得到使用，它們也需要滿足低功耗要求。DesignWare EV處理器的高運算處理能力、優(yōu)異的視覺數(shù)據(jù)遷移性能和非常低的功耗，使其成為了在SoC當中實現(xiàn)視覺處理的極佳選擇。
6.DesignWare嵌入式視覺處理器系列與其他的EV解決方案相比有怎樣的不同?
市場上現(xiàn)有的可編程視覺處理器都太大且功耗很高，這在使用通用圖形處理器(GP GPU)時尤其如此。同時，市場上還有基于硬接線來實現(xiàn)的解決方案，這類解決方案有著非常好的性能和功耗，但是它們非常不靈活且不能編程，因此僅適用于非常小范圍的應用。DesignWare EV處理器系列用一款產(chǎn)品就同時提供了這兩個領域的最優(yōu)性能，使其不僅可編程，而且還包含了一個性能非常高的對象監(jiān)測引擎。這使得用戶能夠針對其具體應用對DesignWare EV嵌入式視覺處理器進行全面編程，并且能夠在需要時獲得硬件加速的優(yōu)勢。對于目標和手勢識別應用，DesignWare EV處理器具有優(yōu)異的性能，而且其功耗等級比其他視覺解決方案低5倍。
7.客戶能夠從DesignWare嵌入式視覺處理器系列中獲得哪些好處?
●高性能、高精度目標監(jiān)測
●低功耗：較現(xiàn)有的視覺解決方案效率高5倍
●靈活的可編程特性能滿足多種現(xiàn)有和新興嵌入式視覺應用的需求
●基于OpenCV和OpenVX業(yè)界標準的高生產(chǎn)率編程環(huán)境
DesignWare EV嵌入式視覺處理器為應對多樣化的應用和滿足各種嵌入式視覺應用的需求而提供了可編程能力，并為視覺引領的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(CNN)算法提供了無縫的硬件加速。DesignWare EV也能夠根據(jù)需求來編程以支持其他的嵌入式視覺算法。因此，DesignWare EV處理器提供了非常好的性能和靈活性，而其面積和功耗等級卻是可用解決方案中最低的。DesignWare EV嵌入式視覺處理器由一套完整的工具提供支持，包括MetaWare、OpenCV庫以及OpenVX運行庫和內(nèi)核，從而能夠減輕編程工作。
8. 什么是CNN?
卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(CNN)模擬我們大腦處理視覺時的工作狀態(tài)。它們將圖像分解成若干部分，并逐步找到其被訓練去識別的目標。CNN已經(jīng)存在了20多年，但直到近年這些算法才有了實質(zhì)上的改進，并且目前在目標識別方面較其他可用算法甚至是人類專家更好。CNN是一種深度學習算法，其訓練方式與我們的大腦采用目標的多幅圖像來進行訓練差不多，它基于這些圖像歸納出能夠被算法利用、用以在圖片或視頻中找到目標的一幅圖形。
Nvidia、CEVA、Microsoft以及其他公司近期的發(fā)布強調(diào)了嵌入式視覺向CNN的遷移。其實，Microsoft和Google最近都已在高端應用中采用了CNN，其所得的精度超過了95%，較人類專家還要更高。CNN目前是獲取高質(zhì)量和高精度結果的最佳視覺算法，其性能比Viola-Jones、HOG、SIFT和SURF等其他算法更勝一籌。
9. EV52和EV54之間有哪些不同?
EV52具有一個工作頻率高達1GHz的雙核ARC處理器(28nm)，而EV54帶有一個性能較EV52更高的四核ARC處理器實現(xiàn)。兩者都具有一個可編程的目標監(jiān)測引擎，該引擎可配置并能以較競爭性解決方案低5倍的功耗等級提供快速、精確的目標監(jiān)測。目標監(jiān)測引擎運行一個CNN可執(zhí)行文件，并由2、4或8個處理單元(PE)組成。PE的個數(shù)由用戶在構建時配置，PE之間的流互連網(wǎng)絡也是如此。該互連網(wǎng)絡在所有的PE之間具有靈活的點到點連接，可根據(jù)目標監(jiān)測引擎上執(zhí)行的CNN圖形動態(tài)改變。
10. DesignWare嵌入式視覺處理器可監(jiān)測哪些種類的目標?
DesignWare EV處理器能夠監(jiān)測包括風景地形在內(nèi)的任何類型的目標。目標監(jiān)測引擎是可訓練的，但首先提供的是為人臉監(jiān)測、限速標志監(jiān)測和人臉跟蹤而預先優(yōu)化的內(nèi)核。
11. 嵌入式視覺處理器解決方案的編程環(huán)境是什么?
DesignWare EV嵌入式視覺處理器采用MetaWare工具套件以C/C++語言進行編程，并且它提供了廣泛使用的開源視覺編程軟件工具OpenCV和OpenVX支持。
OpenCV(一個開源計算機視覺庫)是一種可與MetaWare一起使用的、包含2500個函數(shù)的軟件庫，它為嵌入式視覺應用提供了一個軟件架構。OpenCV可用于監(jiān)測和識別目標，以及一系列完整的機器視覺功能。
OpenVX是一種針對嵌入式視覺算法加速的開源標準。DesignWare EV嵌入式視覺處理器由OpenVX框架和43種主內(nèi)核提供支持。對于DesignWare EV嵌入式視覺處理器而言，已可提供用于人臉監(jiān)測、速度標志監(jiān)測和人臉跟蹤的內(nèi)核。用戶也可以創(chuàng)建其專有內(nèi)核用于DesignWare EV處理器。
OpenCV和OpenVX互為補充，并能夠同時用于視覺應用中。
12. EV處理器如何集成到SoC中?
DesignWare EV嵌入式視覺處理器在交貨及配置時都附帶ARChitect工具，它支持快速實現(xiàn)內(nèi)核并輸出可綜合的RTL(寄存器傳輸級)。DesignWare EV嵌入式視覺處理器的目標是為主處理器提供支持，能夠與包括ARM、Intel、Imagination MIPS和PowerPC等等在內(nèi)的所有主處理器一起工作。EV處理器具有許多能夠讓主處理器便利的控制和卸載的功能，包括內(nèi)存空間對主處理器可見，能夠通過信令傳遞同步彼此的工作。EV處理器通過連接到AXI總線，實現(xiàn)了與SoC其余部分的接口。
視頻幀內(nèi)存可以直接連接到DesignWare EV嵌入式視覺處理器，或是處理器能夠通過AXI總線對它進行訪問。DesignWare EV嵌入式視覺處理器能夠通過編程，獨立于主處理器自主工作，或者用戶可以在EV處理器和主處理器之間選擇執(zhí)行同樣多的控制和功能共享。為了加速軟件開發(fā)，可提供EV處理器的虛擬原型設計模型，也提供基于FPGA的HAPS? 原型設計解決方案，從而能夠在芯片流片之前就支持軟硬件協(xié)同設計。
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