新思科技推出新型ARC VPX6 1024位矢量处理器

数字信号处理技术无处不在。如今的设备常常配备数十个传感器，这些传感器采集的数据要经过筛选与聚合处理后，才能为人工智能（AI）模型所用。随着人工智能工作负载在各行各业中日益普及，嵌入式系统对强大且高效的信号处理能力的需求也与日俱增。这些计算密集型人工智能算法通常控制代码量有限，主要在数据流上运行，并且要求具备硬实时性能，同时满足低延迟的严格限制。

因此，数字信号处理器（DSP）成为了解决方案中不可或缺的关键部分。与通用处理器不同，DSP能够并行执行矢量化计算，从而最大限度地减少计算周期数和延迟。然而，增加矢量大小会占用更多的芯片面积，因此需要在性能与效率之间找到恰当的平衡。

这正是行业需要更多选择的原因所在。开发者在挑选DSP时，不仅要确保其能满足特定应用的性能要求，还要使其符合给定的芯片面积和功耗预算限制。幸运的是，新思科技的ARC VPX产品系列最近进行了扩展，正好满足了这一需求。

新型ARC VPX6处理器为该产品系列引入了1024位矢量处理功能，进一步丰富了现有的VPX系列，该系列还包括VPX5（512位）、VPX3（256位）和VPX2（128位）等不同版本。VPX6在将峰值性能提升至原来两倍的同时，还能与VPX系列的其他成员保持完全的软件兼容性。开发者只需对硬件进行升级，而无需重新编写代码，就能从一开始便实现性能的显著提升。

ARC VPX DSP系列

ARC VPX DSP系列是专为低功耗、高吞吐量计算而设计的高性能矢量DSP。这些处理器广泛应用于汽车传感、人工智能视觉系统、雷达/激光雷达和工业自动化领域，在这些领域，对海量数据流进行实时处理至关重要。

早期的VPX处理器支持128位、256位和512位的矢量长度，这使得开发者能够根据工作负载选择最高效的处理配置。这些处理器具有鲁棒的多核可扩展性，但随着更高分辨率摄像头、更密集传感器阵列以及更复杂人工智能模型的出现导致数据量持续增长，许多应用对并行处理效率提出了更高的要求。

新型ARC VPX6通过引入1024位矢量处理功能，进一步扩充了VPX系列，其数据吞吐量相较于VPX5提升了一倍。VPX6在与之前VPX处理器保持向后兼容性的基础上，提供了一种可扩展的高效解决方案，以满足新一代人工智能和嵌入式系统的需求。

VPX6的突出优势

ARC VPX6的核心改进在于其引入了1024位矢量单指令多数据（SIMD）处理技术，该技术显著提高了计算效率。借助SIMD架构，VPX6能够同时对多个数据点执行单一操作，从而减少了所需的计算周期。与VPX5的512位处理能力（每周期可执行64次单精度浮点运算）相比，VPX6的运算能力达到了其两倍，每周期可执行128次运算。这使得VPX6在图像滤波、雷达批量快速傅里叶变换（FFT）、人工智能预处理以及传感器融合等工作负载中表现出色，性能得到了显著增强。

除了强大的原始计算能力外，ARC VPX6还配备了先进的直接内存访问（DMA）引擎，该引擎能够确保数据持续不断地流向处理器，避免出现空闲周期，从而最大限度地提高数据吞吐量。VPX6支持双缓冲技术，能够有效地隐藏内存延迟，从而最大限度地提高了计算效率。

值得注意的是，矢量处理受阿姆达尔定律的约束。那么，并行化的程度能够达到多高，以及在哪个阶段将任务分配给多个并行工作的内核更为合适呢？这些问题的答案取决于具体的应用工作负载。而VPX6的出现为开发者提供了更多的选择。

▲新思科技 ARC VPX 数字信号处理器 IP

可扩展性、可配置性与易用性

ARC VPX6完全向后兼容VPX2、VPX3和VPX5，能轻松集成到新设计或现有设计中。例如，新思科技提供了与矢量长度无关的库，确保之前为VPX处理器编写的遗留软件无需修改，就能在VPX6上运行。这种兼容性缩短了开发周期，开发者不用修改现有代码库，就能轻松升级解决方案。与矢量长度无关的设计方法，使得基于相同的软件基础架构，能够开发出满足不同性能需求（从低端到高端）的完整产品系列。

与VPX系列的其他成员一样，VPX6具有高度可配置性。例如，开发者可以轻松定义寄存器数量、L1和L2内存大小等参数，或者决定是否在架构中集成数学和FFT加速器。这种灵活性使工程师能够根据具体的应用需求定制架构，有效地避免了芯片面积和功耗的不必要开销。

为了进一步提高可扩展性，VPX6提供了多种配置选项：单核（VPX6）、双核（VPX6x2）和四核（VPX6x4）。这些完全集成的多核解决方案配备了共享的DMA引擎、内存一致性机制、同步支持以及运行时库。这使得开发者能够根据特定的工作负载需求，对性能和能效进行优化。

VPX系列的所有成员均采用ARC处理器扩展（APEX）专利技术，允许开发者创建用户自定义的标量和矢量指令。同时，它还支持集成定制的硬件加速器，在提升特定应用性能的同时，降低了功耗和内存需求。VPX处理器还有丰富的预优化库，涵盖DSP、线性代数和视觉处理领域，其中包括专为OpenCV风格操作定制的视觉内核。这些库提供了现成的软件功能，如颜色转换、解算器、边缘检测、物体跟踪、矩阵变换和FFT等。

为VPX6设计的新功能，包括能够处理长内存延迟的增强型DMA，以及对人工智能应用紧凑型数据存储新行业标准OCP-MX的支持，也将推广到整个VPX系列。

VPX6具有重大影响力的应用领域

ARC VPX6为开发者带来了诸多优势，非常适合用于众多实时、高性能信号处理应用：

汽车传感器处理：VPX6为高级驾驶辅助系统（ADAS）提供了有力支持。其高吞吐量的矢量化计算和优化的SIMD处理功能，能够高效地处理来自多个传感器的摄像头数据，实时识别物体、车道标线和行人。同样，在自动驾驶汽车的雷达和激光雷达数据处理方面，VPX6能够加速物体检测和距离估算，从而提升基于人工智能的决策能力。

工业和智能摄像头：VPX6能够实现高速图像滤波、降噪和特征增强。这些功能为先进的视觉处理提供了有力支持，减少甚至消除了对专用外部处理器的依赖。

人工智能和机器学习工作负载：VPX6可作为高速预处理器，在将数据传递给神经处理单元（NPU）（如新思科技ARC NPX）之前对数据进行优化处理。通过处理计算密集型滤波和特征提取任务，VPX6能够显著提高推理效率，减少人工智能工作负载中的瓶颈问题。借助集成SDK（内含基于ONNX的神经网络编译器），人工智能任务能在VPX和NPX之间自动分配。由VPX和NPX组成的人工智能子系统，结合了人工智能加速器的强劲性能以及强大DSP的前瞻性和灵活性。

安全实现：上述许多应用都对信息安全和软件安全有着严格的认证要求。因此，VPX系列的所有成员都提供了功能安全（FS）版本，该版本不仅通过了ISO 26262 ASIL信息安全认证，还符合ISO/SAE 21434网络安全标准。经过安全认证的硬件，搭配经过安全认证的编译器、运行时环境和计算库，确保了系统安全稳定。

将数字信号处理提升到新高度

新思科技的ARC VPX6将数字信号处理技术提升至全新的水平。它在将VPX5的性能提升一倍的同时，减少了计算周期和功耗并且保持了软件的完全兼容性，便于开发者采用。VPX6具有更高的可扩展性和效率，为开发者提供了更大的灵活性，使他们能够根据特定的工作负载优化功耗、性能和面积（PPA）。

展望未来，新思科技将继续推进ARC VPX处理器系列的发展，以满足人工智能和嵌入式系统不断变化的需求。通过提供行业领先的工具、优化的库以及便捷的集成选项，新思科技将助力开发者突破高性能信号处理的界限，实现更多的创新。