相比手机、PC等消费电子终端，汽车对芯片最大的差异化要求之一，就是功能安全，也就是确保芯片执行开发者设计的功能。但是，当前主流的功能安全实现方式会在不同程度上增加芯片的PPA（性能、功耗或面积）开销。比如双核锁步法采用两块同样的逻辑芯片执行相同的代码并严格同步，通过计算结果的比对检测是否存在错误，但这种方式导致硅片面积增加了一倍。再比如工作负载重复法将同一项工作执行两次并比较结果，导致安全工作负载性能减半。

英国GPU IP供应商Imagination正在尝试用新的思路实现汽车芯片的功能安全。近日，Imagination推出最新汽车GPU IP DXS，基于分布式功能安全机制，利用约10%的面积代价实现100%的安全功能。

据Imagination车载GPU产品总监章政介绍，DXS的功能安全是利用GPU的特性实现的。

具体来看，GPU的特点是通过大量核心同时处理多个任务，实现多线程并行。当一个线程无法获取执行任务所需的计算资源，就会自动从执行队列切换出去，等待计算资源到位再执行任务。同时，为了并行执行多线程，GPU具有许多重复单元。Imagination DXS利用以上两个特点，在线程停工等待时，插入测试集，在另一个线程等待时，也插入测试样例，并执行两个测试，通过对比执行结果来检测逻辑模块以及存储模块的功能。此外，针对如何快速定位逻辑模块的错误这一难点，DXS采用了周期性的检查方式，通过不停发送测试向量，来保证子部件的正确性。

在性能上，DXS峰值性能较上一代汽车GPU产品提升50%，计算工作负载性能提升十倍。据章政介绍，计算负载的提升有一小部分来自于硬件，大约增加了50%；采用双速率FP16，又带来两倍的性能提升；通过优化计算库，包括节省带宽、片上内存优化等，再实现2到4倍的性能提升，在一些典型工作负载上总体能看到10倍以上的性能提升。

“我们增加了本地存储，使大部分的计算发生在片内，减少了带宽造成的瓶颈，增强了ALU（算数逻辑部件），加强了软件和硬件的协同优化。计算系统的性能提升是软硬件紧密配合的工作，我们把底层软件优化这项相对艰难的工作留给了自己，因为底层的优化往往牵涉到硬件架构，需要基于对GPU的理解和经验。”章政向《中国电子报》表示。

责任编辑：张心怡