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Arm揭曉Cortex-M55、Ethos-U55 NPU架構,讓嵌入式裝置藉由AI加速運算

繼去年針對主流裝置上的人工智慧運算需求提出Ethos-N57及Ethos-N37兩款NPU設計,Arm稍早除了宣布推出新款嵌入式處理器Cortex-M55,同時也宣布推出新款Ethos-U55 NPU,藉此讓更多物聯網裝置也能藉由人工智慧技術加速運算模式。

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相較去年配合Cortex-A、Mali架構設計打造的Ethos-N57及Ethos-N37兩款NPU,此次宣布推出的Ethos-U55則是搭配新款嵌入式處理器Cortex-M55,讓更多物聯網裝置也能採用人工智慧技術方式進行加速運算。

依照Arm說明,在這兩項技術授權架構組合之下,將讓現有嵌入式裝置發揮高達480倍的機器學習效率,同時也預期可在2021年陸續應用在各類嵌入式裝置,並且實現原本僅先應用在手機等裝置中,結合人工智慧技術的邊緣運算效果。

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此次提出的Cortex-M55,自然是針對嵌入式裝置所提出全新處理器架構設計,在搭配此次同步推出的Ethos-U55 NPU即可發揮裝置端的人工智慧運算效果,無需像以往必須藉由整合額外的DSP元件才能實現人工智慧運算模式,同時也能進一步縮減物聯網裝置機身尺寸,並且降低整體運算功耗。

而Arm此次也藉由Cortex-M55與Ethos-U55,進一步與Google合作,使其可相容Google提出的TensorFlow Lite運算框架,藉此串接更多基於TensorFlow Lite運算框架的人工智慧運算技術。

另外,在Cortex-M55設計中更採Armv8.1-M指令集,並且針對機器學習需求整合「Helium」向量加速運算設計 (正式名稱為MVE (M-Profile Vector Extension))。

相比前一款Cortex-M處理器搭配DSP元件可提昇15倍機器學習運算效能,同時也比現有嵌入式裝置藉由DSP元件運算模式帶來5倍運算效能提昇比例。

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至於在Ethos-U55 NPU設計中,除了是Arm第一款針對嵌入式裝置打造的NPU,而採32核至256核數量的MAC運算引擎部分,則是在強調低功耗使用特性之餘,更提供可擴充設計。

除了搭配Cortex-M55發揮最佳化運算效果,Ethos-U55 NPU也能配合現有Cortex-M33、Cortex-M7等處理器設計使用。

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在效能表現部分,以Cortex-M7為基準的話,Cortex-M55運算效率約提昇6倍,Cortex-M55搭配Ethos-U55 NPU的組合更可發揮50倍運算效率,而Cortex-M55相比Cortex-M7約可減少7倍電力損耗,額外搭配Ethos-U55 NPU更能減少25倍電力損耗,同時此次提出架構設計也均符合Arm平台安全架構PSA,以及Corstone參考設計,另外也能搭配Arm TrustZone安全技術使用。

目前兩款架構設計已經確定與亞馬遜、Alif Semiconductor、恒玄科技 (Bestechnic)、賽普拉斯半導體、Dolby、Google、恩智浦、三星、意法半導體在內業者合作,預期將可應用在各類整合聲控智慧助理服務的喇叭、耳機,或是其他整合人工智慧技術邊緣運算模式的嵌入式設備使用。

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楊又肇 (Mash Yang)
楊又肇 (Mash),大學主修電機、輔修資管,畢業後只幫人修過電腦,卻沒有當過一天工程師,誤打誤撞進入聯合新聞網擔任科技頻道主編多年,報導領域廣泛,從晶片到手機、筆電,或從AI到新創產業軟硬兼吃。目前仍是科技新聞業流浪漢身分,除mashdigi.com網站創辦人兼主筆之外,同時也為UDN.com、癮科技、Inside、數位時代、ePrice、Stuff等媒體供稿或撰寫特稿內容,喜歡研究別人不懂的黑科技、把玩各種3C產品,是果粉也是G粉。

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