继去年针对主流装置上的人工智慧运算需求提出Ethos-N57及Ethos-N37两款NPU设计,Arm稍早除了宣布推出新款嵌入式处理器Cortex-M55,同时也宣布推出新款Ethos-U55 NPU,借此让更多物联网装置也能藉由人工智慧技术加速运算模式。

Arm揭晓Cortex-M55、Ethos-U55 NPU架构,让嵌入式装置藉由AI加速运算
Arm揭晓Cortex-M55、Ethos-U55 NPU架构,让嵌入式装置藉由AI加速运算

相较去年配合Cortex-A、Mali架构设计打造的Ethos-N57及Ethos-N37两款NPU,此次宣布推出的Ethos-U55则是搭配新款嵌入式处理器Cortex-M55,让更多物联网装置也能采用人工智慧技术方式进行加速运算。

依照Arm说明,在这两项技术授权架构组合之下,将让现有嵌入式装置发挥高达480倍的机器学习效率,同时也预期可在2021年陆续应用在各类嵌入式装置,并且实现原本仅先应用在手机等装置中,结合人工智慧技术的边缘运算效果。

Arm揭晓Cortex-M55、Ethos-U55 NPU架构,让嵌入式装置藉由AI加速运算
Arm揭晓Cortex-M55、Ethos-U55 NPU架构,让嵌入式装置藉由AI加速运算

此次提出的Cortex-M55,自然是针对嵌入式装置所提出全新处理器架构设计,在搭配此次同步推出的Ethos-U55 NPU即可发挥装置端的人工智慧运算效果,无需像以往必须藉由整合额外的DSP元件才能实现人工智慧运算模式,同时也能进一步缩减物联网装置机身尺寸,并且降低整体运算功耗。

而Arm此次也藉由Cortex-M55与Ethos-U55,进一步与Google合作,使其可相容Google提出的TensorFlow Lite运算框架,借此串接更多基于TensorFlow Lite运算框架的人工智慧运算技术。

另外,在Cortex-M55设计中更采Armv8.1-M指令集,并且针对机器学习需求整合「Helium」向量加速运算设计(正式名称为MVE (M-Profile Vector Extension))。

相比前一款Cortex-M处理器搭配DSP元件可提升15倍机器学习运算效能,同时也比现有嵌入式装置藉由DSP元件运算模式带来5倍运算效能提升比例。

Arm揭晓Cortex-M55、Ethos-U55 NPU架构,让嵌入式装置藉由AI加速运算
Arm揭晓Cortex-M55、Ethos-U55 NPU架构,让嵌入式装置藉由AI加速运算

至于在Ethos-U55 NPU设计中,除了是Arm第一款针对嵌入式装置打造的NPU,而采32核至256核数量的MAC运算引擎部分,则是在强调低功耗使用特性之余,更提供可扩充设计。

除了搭配Cortex-M55发挥最佳化运算效果,Ethos-U55 NPU也能配合现有Cortex-M33、Cortex-M7等处理器设计使用。

Arm揭晓Cortex-M55、Ethos-U55 NPU架构,让嵌入式装置藉由AI加速运算
Arm揭晓Cortex-M55、Ethos-U55 NPU架构,让嵌入式装置藉由AI加速运算

在效能表现部分,以Cortex-M7为基准的话,Cortex-M55运算效率约提升6倍,Cortex-M55搭配Ethos-U55 NPU的组合更可发挥50倍运算效率,而Cortex-M55相比Cortex-M7约可减少7倍电力损耗,额外搭配Ethos-U55 NPU更能减少25倍电力损耗,同时此次提出架构设计也均符合Arm平台安全架构PSA,以及Corstone参考设计,另外也能搭配Arm TrustZone安全技术使用。

目前两款架构设计已经确定与亚马逊、Alif Semiconductor、恒玄科技(Bestechnic)、赛普拉斯半导体、Dolby、Google、恩智浦、三星、意法半导体在内业者合作,预期将可应用在各类整合声控智慧助理服务的喇叭、耳机,或是其他整合人工智慧技术边缘运算模式的嵌入式设备使用。

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