相比手機、PC等消費電子終端，汽車對芯片最大的差異化要求之一，就是功能安全，也就是確保芯片執行開發者設計的功能。但是，當前主流的功能安全實現方式會在不同程度上增加芯片的PPA（性能、功耗或面積）開銷。比如雙核鎖步法采用兩塊同樣的邏輯芯片執行相同的代碼并嚴格同步，通過計算結果的比對檢測是否存在錯誤，但這種方式導致硅片面積增加了一倍。再比如工作負載重復法將同一項工作執行兩次并比較結果，導致安全工作負載性能減半。

英國GPU IP供應商Imagination正在嘗試用新的思路實現汽車芯片的功能安全。近日，Imagination推出最新汽車GPU IP DXS，基于分布式功能安全機制，利用約10%的面積代價實現100%的安全功能。

據Imagination車載GPU產品總監章政介紹，DXS的功能安全是利用GPU的特性實現的。

具體來看，GPU的特點是通過大量核心同時處理多個任務，實現多線程并行。當一個線程無法獲取執行任務所需的計算資源，就會自動從執行隊列切換出去，等待計算資源到位再執行任務。同時，為了并行執行多線程，GPU具有許多重復單元。Imagination DXS利用以上兩個特點，在線程停工等待時，插入測試集，在另一個線程等待時，也插入測試樣例，并執行兩個測試，通過對比執行結果來檢測邏輯模塊以及存儲模塊的功能。此外，針對如何快速定位邏輯模塊的錯誤這一難點，DXS采用了周期性的檢查方式，通過不停發送測試向量，來保證子部件的正確性。

在性能上，DXS峰值性能較上一代汽車GPU產品提升50%，計算工作負載性能提升十倍。據章政介紹，計算負載的提升有一小部分來自于硬件，大約增加了50%；采用雙速率FP16，又帶來兩倍的性能提升；通過優化計算庫，包括節省帶寬、片上內存優化等，再實現2到4倍的性能提升，在一些典型工作負載上總體能看到10倍以上的性能提升。

“我們增加了本地存儲，使大部分的計算發生在片內，減少了帶寬造成的瓶頸，增強了ALU（算數邏輯部件），加強了軟件和硬件的協同優化。計算系統的性能提升是軟硬件緊密配合的工作，我們把底層軟件優化這項相對艱難的工作留給了自己，因為底層的優化往往牽涉到硬件架構，需要基于對GPU的理解和經驗?！闭抡颉吨袊娮訄蟆繁硎?。

責任編輯：張心怡