Ошибка
Xetal — это название семейства некоммерческих процессоров с массовым параллелизмом, разработанных компанией Philips Research.
Фон
[ редактировать ]Xetal был задуман в 1999 году в компании Philips Research, когда исследователи Клейхорст, Аббо и Ван дер Эвоирд исследовали возможности сочетания CMOS-датчика изображения с мощной логикой обработки изображений. Поскольку датчики изображения CMOS (в отличие от датчиков CCD ) могут производиться с использованием того же производственного процесса, что и процессоры, оба могут быть объединены в одной интегральной схеме (ИС). Благодаря тому, что датчик изображения и обработка изображения объединены на одном кристалле, по существу, можно распараллелить обработку изображений до уровня, на котором каждый пиксель имеет свою специальную логику обработки изображения. В такой конструкции датчик изображения будет находиться на верхних уровнях ИС, а обработка изображения будет выполняться на нижних уровнях, поэтому данные изображения будут передаваться с одного уровня на другой, а не через внешние контакты или провода. присущ параллелизм Кроме того, алгоритмам обработки изображений . Многие алгоритмы выполняют одну и ту же обработку для каждого пикселя. Таким образом, обработка изображений является подходящей областью для подхода с массовым параллелизмом с использованием SIMD- архитектура. Хотя массовый параллелизм не является новой идеей (более ранние примеры включают ILLIAC IV и Goodyear MPP ), Xetal 1 был одним из первых, кто применил этот подход к обработке изображений .
Первоначальный дизайн
[ редактировать ]Первая конструкция сочетала в себе QVGA датчик изображения на основе строк и аналогово-цифровое преобразование . В этой конструкции аналоговые значения пикселей датчика конвертировались построчно (а не попиксельно ). На каждую линию приходилось 320 аналого-цифровых преобразователей. Каждый аналого-цифровой преобразователь подключен к выделенному процессорному элементу (PE) для обработки изображения. Эта параллельная конструкция означала, что полная строка из 320 пикселей могла быть обработана по существу за один такт . Этот параллелизм был также применен к архитектуре памяти, где каждый обрабатывающий элемент мог получить доступ к пикселю из так называемой памяти /Line . Моделирование этой конструкции показало, что цифровая (PE) часть чипа вызывает шум в аналого-цифровых преобразователях. Кроме того, КМОП-сенсоры в то время производились по 350- нм техпроцессу с использованием 3 металлических слоев. Было использовано несколько слоев, чтобы ограничить изменения высоты поверхности датчика, которые могли вызвать артефакты. Для дискретной логики более распространенным был 180-нм техпроцесс. Кроме того, было использовано больше слоев. Поэтому разработка CMOS-сенсора и процессора изображений продолжалась независимо.
Ошибка 1
[ редактировать ]В результате получился процессор изображений Xetal 1, впервые выпущенный в 2001 году. Он был изготовлен по 180-нм техпроцессу и рассчитан на работу на частоте 18 МГц с 320 процессорами PE и 16 строками памяти. Поскольку каждый из PE может выполнять одну операцию за такт, сырая производительность на этой тактовой частоте составляет 5,7 GOPS (10 9 операций в секунду). В результате в сочетании с CMOS-сенсором изображения с разрешением QVGA, работающим со скоростью 15 кадров в секунду, Xetal 1 может фактически выполнять 5000 операций на пиксель. В ходе тестирования выяснилось, что Xetal 1 может работать на тактовой частоте до 38 МГц, что более чем вдвое превышает первоначальную спецификацию, в результате чего общая производительность превышает 12 GOPS. Более того, он достиг этой производительности при очень низком энергопотреблении (1-2 Вт ). Вскоре было обнаружено, что при таком уровне производительности можно делать гораздо больше, чем просто обработку изображений. Исследовательская группа, в которую теперь также входили Бен Шуелер, Йост 'т Харт, Питер Мейер, Александр Данилин, Синтинг Чао и Герман Бадде, провела демонстрации, которые показали, что Xetal 1 способен запускать алгоритмы компьютерного зрения , такие как распознавание и отслеживание объектов, в том числе самого себя. -игра в пинбол , игра на воздушных барабанах и Robocup роботы . Компилятор подготовили Себастьян Муи и Йост 'т Харт. Обычно чип Xetal-I изображался как беспроводная интеллектуальная камера под названием WiCa, разработанная Беном Шулером. Позже на смену Xetal-I пришел чип Xetal-II. Проект был остановлен в NXP примерно в 2008 году, поскольку компания решила не заниматься системами на кристалле.
Ссылки
[ редактировать ]- «Xetal: маломощный высокопроизводительный процессор для интеллектуальных камер », автор Kleihorst et al. Опубликовано на Международном симпозиуме IEEE по схемам и системам 2001 г., том 5.