Leave Your Message
NPU дегеніміз не?
Блог

NPU дегеніміз не?

2024-08-13 16:29:49


Қазіргі қарқынды дамып келе жатқан заманда AI басқаратын әлем, жылдамырақ, тиімдірек есептеуге деген сұраныс мамандандырылған процессорларды тудырды Нейрондық өңдеу бірлігі (NPU). Дәстүрліден айырмашылығы Орталық процессорлар немесе графикалық процессорлар, NPU жеделдету үшін арнайы жасалған машиналық оқыту туралы қорытынды, әсіресе үшін терең нейрондық желілер қолданылған компьютерлік көру, табиғи тілді өңдеу, және дауысты тану.


Ан NPU бір түрі болып табылады AI үдеткіші талап ететін тапсырмалар үшін өнімділігі жоғары, кідіріссіз өңдеуді қамтамасыз етеді параллельді есептеу және тензорлық операциялар. Бұл процессорлар енді платформалардың кең ауқымына ендірілген — бастап смартфондар және IoT құрылғылары дейін автомобиль жүйелері және шеткі есептеуіш инфрақұрылым-қосу құрылғыдағы AI ең аз қуат тұтынумен.

Неліктен NPU маңызды:

  • Жетілдірілген нақты уақыттағы өнімділік AI жұмыс жүктемелері үшін

  • Төмен энергия тұтыну GPU негізіндегі шешімдермен салыстырғанда

  • Бұлттық қорытындыға тәуелділік азайтылды, деректердің құпиялылығы мен кешігуін жақсарту

  • Масштабтау мүмкіндігі ықшам құрылғылар мен енгізілген жүйелер үшін


көтерілуі шеткі AI және таралуы AI-мен жұмыс істейтін қолданбалар NPU дегеннің не екенін және оның басқа өңдеу бірліктерінен қалай ерекшеленетінін түсінуді қажет етеді. Бұл мақалада біз зерттейміз сәулет, қолдану жағдайлары, және интеллектуалды есептеулердің кеңірек контекстіндегі NPUs стратегиялық құндылығы.

NPU дегеніміз не? Техникалық шолу

А Нейрондық өңдеу бірлігі (NPU) өңдеу үшін арнайы жасалған арнайы микропроцессор жасанды интеллект (AI) жұмыс жүктемелері, әсіресе қатысты терең білім алу және нейрондық желі туралы қорытынды. Жалпы мақсаттағыдан айырмашылығы Орталық процессорлар немесе графикаға бағытталған графикалық процессорлар, NPU қуат беретін математикалық операциялар үшін оңтайландырылған машиналық оқыту үлгілері, сияқты матрицалық көбейту, конвульсиялар, және тензорды өңдеу.


NPU негізгі сипаттамалары:

  • AI туралы қорытынды жасауға арналған, жаттығу емес

  • Орындайды параллельді операциялар тиімді

  • үшін оңтайландырылған төмен кідіріс, жоғары өнімділік жұмыс жүктемелері

  • айтарлықтай жұмыс істейді төмен қуат тұтыну графикалық процессорларға қарағанда


Әзірге Орталық процессорлар ретті логика үшін өте қолайлы және графикалық процессорлар рендеринг және ойын тапсырмаларын орындауда жақсы, NPUs сияқты тапсырмаларды жеделдету үшін бейімделген:

  • Объектіні анықтау

  • Бет-әлпетті тану

  • Дауысты мәтінге түрлендіру

  • Смарт камераның аналитикасы


Процессор түрі Негізгі рөл Күш Қуат тиімділігі AI жарамдылығы
CPU Жалпы тапсырмалар Жан-жақты Төмен Шектеулі
GPU Графика, AI Жоғары өткізу қабілеті Орташа Жаттығуға күшті
NPU AI қорытындысы AI оңтайландырылған Жоғары Edge AI үшін ең жақсы
AI көбірек құрылғыларға ендірілген сайын — бастап смартфондар дейін өнеркәсіптік IoTNPU барынша ерекшеленеді тиімді және ауқымды интеллектуалды мүмкіндіктерді қосуға арналған процессор жиегі, тұрақты бұлт қолжетімділігіне сенбей.


NPU қалай жұмыс істейді?

А Нейрондық өңдеу бірлігі (NPU) орындау үшін құрастырылған AI қорытынды тапсырмалары ерекше жылдамдықпен және тиімділікпен. Дәстүрлі процессорлардан айырмашылығы, NPU жұмыс істейді тензорға негізделген деректер құрылымдары, ауқымды сомаларды орындау матрицалық операциялар параллельді — заманауи жүгіру үшін қажет терең оқыту үлгілері сияқты CNNs (конволюционды нейрондық желілер) және RNNs (қайталанатын нейрондық желілер).


Негізгі жұмыс принциптері:

  • Параллелизм: NPU орындайды бір уақытта бірнеше операциялар, сияқты тапсырмаларды өңдеу уақытын күрт қысқартады кескін классификациясы және сөйлеуді тану.

  • Аппараттық жеделдетілген тензорды есептеу: Кірістірілген тензорлық өзектер кең ауқымды тиімді өңдеу матрицалық көбейту.

  • Төмен дәлдіктегі арифметика: Көптеген NPU пайдаланады INT8 немесе FP16 арасындағы тепе-теңдікті сақтау үшін дәлдік пішімдері дәлдік және қуат тиімділігі.

  • Құбырлы архитектура: сияқты тапсырмалар деректерді алу, салмақты өңдеу, және белсендіруді есептеу өткізу қабілеттілігін арттыру үшін конвейерленген ретпен орындалады.


Жеңілдетілген қорытынды ағыны:

  1. Деректерді енгізу (мысалы, сурет немесе дыбыс сигналы) алдын ала өңделеді.

  2. Деректер кіреді NPU тензор қозғалтқышы нейрондық есептеулер үшін.

  3. Модельдікі салмақтар мен ауытқулар қорытынды жасауға бағыттау.

  4. Нәтижелер нақты уақытта, көбінесе бұлт көмегінсіз жеткізіледі.

Біріктіру арқылы төмен кідіріспен орындау, энергияны үнемдейтін дизайн, және арнайы AI логикасы, NPU құрылғыларды іске қосуға мүмкіндік береді күрделі AI модельдері жергілікті. Бұл оларды таптырмас етеді шеткі есептеулер, смарт құрылғылар, және өнеркәсіптік AI қолданбалары қайда нақты уақыт режимінде шешім қабылдау сыни болып табылады.


NPU негізгі артықшылықтары

асырап алу Нейрондық өңдеу бірліктері (NPU) орналастыруда төңкеріс жасады AI қорытындысы екеуінде де шеткі құрылғылар және бұлтты орталар. NPUs қамтамасыз етеді мамандандырылған өңдеу архитектурасы бұл дәстүрліге қарағанда айтарлықтай өнімділік пен энергия тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді CPU және GPU орындау кезіндегі шешімдер терең оқыту үлгілері.


NPU пайдаланудың негізгі артықшылықтары:

  • AI қорытындысы үшін жоғары өнімділік
    NPUs арнайы жасалған AI жұмыс жүктемелері, орындалуда нейрондық желі операциялары үлкен жылдамдықпен және төмен кідіріспен. Олар өңдейді параллель тензорлық есептеулер сияқты қолданбаларда нақты уақыттағы түсініктерді жеткізу объектіні анықтау, кескінді сегменттеу, және сөйлеуді тану.

  • Энергия тиімділігі
    Олардың арқасында NPU графикалық процессорларға қарағанда қуатты аз тұтынады төмен дәлдікті арифметика (мысалы, INT8, FP16) және оңтайландырылған архитектура. Бұл оларды өте қолайлы етеді мобильді AI және IoT құрылғылары қайда батареяның қызмет ету мерзімі және термиялық шектеулер сыни болып табылады.

  • Құрылғыдағы AI мүмкіндіктері
    Қосу арқылы жергілікті қорытынды, NPU бұлтты өңдеу қажеттілігін азайтады, жақсартады деректердің құпиялылығы, жауап беру уақыты, және желінің өткізу қабілеттілігінің тиімділігі.

  • Ықшам және масштабталатын дизайн
    NPU біріктірілуі мүмкін Чиптегі жүйе (SoC) өндірушілерге енгізуге мүмкіндік беретін конструкциялар AI үдеткіштері сияқты ықшам құрылғыларға смартфондар, киетін бұйымдар, шеткі шлюздер, және автономды жүйелер.


Салыстыру кестесі: NPU және GPU және CPU

Ерекшелік NPU GPU CPU
Мақсат AI қорытындысы Графика, жалпы AI Жалпы мақсаттағы есептеулер
Қуат тиімділігі ⭐⭐⭐⭐⭐ ⭐⭐
Кідіріс (нақты уақытта) Төмен Орташа Жоғары
Параллельді AI жұмыс жүктемелері Өте жақсы Өте жақсы Шектеулі
Идеалды пайдалану жағдайы Edge AI, Mobile AI AI жаттығулары, графика Басқару логикасы, ОЖ тапсырмалары

NPU-ларды AI шеткі есептеу шешімдеріне біріктіру арқылы кәсіпорындар операциялық шығындарды азайта отырып, жоғары жылдамдықты машиналық оқытудың құлпын аша алады, бұл NPU-ны келесі буын AI аппараттық құралдарының негізіне айналдырады.

NPU және CPU, GPU және TPU: салыстырмалы талдау

Қажеттілік ретінде нақты уақыттағы AI қорытындысы смартфондар мен автономды көліктерден өнеркәсіптік робототехникаға дейінгі құрылғыларда өсуде - бұл жұмыс жүктемелерін қай процессор жақсы өңдейтіні туралы пікірталастар күшейеді. Әзірге Орталық процессорлар, графикалық процессорлар, TPU, және NPUs барлығы орындай алады машиналық оқыту тапсырмалар, олар әртүрлі мақсаттар үшін оңтайландырылған. Бұл айырмашылықтарды түсіну аппараттық құралды таңдағанда өте маңызды AI қолданбалары, әсіресе жиегі.

Орталық процессор (орталық өңдеу блогы)

The CPU ең әмбебап процессор болып қала береді. Ол жалпы мақсаттағы есептеу тапсырмаларының кең ауқымын, соның ішінде операциялық жүйе функциялары, I/O басқару, және жүйелі логика. Процессорлар AI қорытындыларын техникалық түрде орындай алатынымен, олар үшін оңтайландырылмаған параллельді өңдеу нейрондық желілер талап етеді.

GPU (графикалық өңдеу блогы)

Бастапқыда кескіндер мен бейнелерді көрсету үшін әзірленген GPU үшін жоғары тиімділігін көрсетті параллельді операциялар, оны екеуіне де қолайлы етеді AI жаттығулары және тұжырым. графикалық процессорлар өте жақсы деректер орталығының орталары, мұнда қуат тұтыну мен кеңістік азырақ шектеледі.


TPU (тензорлық өңдеу блогы)

Google әзірлеген TPU үшін бейімделген тензорды есептеу AI жұмыс жүктемелерінде. Ол күшті жаттығулар мен қорытынды өнімділікті қамтамасыз етеді, бірақ ең алдымен мына жерде кездеседі бұлтты инфрақұрылым немесе кәсіпорын деңгейіндегі аппараттық құрал.


NPU (нейрондық өңдеу бірлігі)

Басынан бастап жасалған AI қорытындысы, the NPU ватт үшін теңдесі жоқ өнімділікті ұсынады. Қазір ол кеңінен енгізілген Чиптегі жүйе (SoC) смартфондар, AI шеткі құрылғылары және автономды машиналардағы дизайн.

Процессорды салыстыру кестесі

Ерекшелік CPU GPU TPU NPU
арналған Жалпы мақсатты Графика және AI Тензор операциясы AI қорытындысы
AI тренингі Кедей Өте жақсы Өте жақсы Шектеулі
AI қорытындысы Шектеулі Жақсы Өте жақсы Өте жақсы
Қуат тиімділігі Төмен Орташа Төмен Жоғары
Кідіріс (жиек тапсырмалары) Жоғары Орташа Төмен Өте төмен
Мобильді/IoT жарамдылығы Кедей Кедей Шектеулі Өте жақсы
Framework қолдауы Кең Кең Тар (Google) Орташа (әртүрлі)

Негізгі қорытындылар:

  • графикалық процессорлар үшін артықшылық беріледі AI моделін оқыту және бұлтты есептеулер.

  • TPU бұлтқа бағытталған және ең жақсы Google AI экожүйесі.

  • Орталық процессорлар терең білім алу үшін мінсіз емес, генералистер.

  • NPUs үшін басты таңдау болып табылады құрылғыдағы AI, ұсынады жылдамдықтың, тиімділіктің және төмен қуаттың ең жақсы балансы қорытынды жұмыс жүктемелері үшін.

AI көшуді жалғастырған сайын жиегі, NPU ең өміршең ұзақ мерзімді шешім ретінде ерекшеленеді нақты уақыттағы, енгізілген машиналық оқыту.



NPU қайда қолданылады? Негізгі қолданбалар

Нейрондық өңдеу бірліктері (NPU) қазір кең ауқымда негізгі құрамдас болып табылады AI басқаратын технологиялар, әсіресе талап ететіндер құрылғыдағы қорытынды, төмен қуат тұтыну, және нақты уақыттағы жауап беру мүмкіндігі. Өйткені салалар интеграциялануын жалғастыруда жасанды интеллект олардың жұмыс үрдісінде NPU екеуінде де қабылданады тұрмыстық электроника және өнеркәсіптік жүйелер.


1. Смартфондар мен мобильді құрылғылар

Қазіргі заманғы смартфондар жетілдірілген қуат беру үшін NPU-мен жабдықталған AI мүмкіндіктері сияқты:

  • Бет-әлпетті тану (мысалы, биометриялық аутентификация)

  • Фотоны жақсарту және объектіні анықтау камера қолданбаларында

  • Дауыстық көмекшілер және тілдегі аударма

  • Толықтырылған шындық (AR) нақты уақыт режимінде көрсету

сияқты жетекші мобильді чипсеталар Apple компаниясының A сериялы нейрондық қозғалтқышы, Qualcomm Snapdragon, және Huawei компаниясының Kirin SoC тиімді болу үшін NPU біріктіріңіз шеткі AI өңдеу.


2. Edge Computing және IoT

әлемінде шеткі AI, NPU қосады смарт камералар, киілетін құрылғылар, және үйді автоматтандыру хабтары кешенді іске қосу машиналық оқыту үлгілері жергілікті. Бұл бұлттық серверлерге тәуелділікті азайтады және жылдамырақ болуын қамтамасыз етеді шешім қабылдау, тіпті шектеулі байланысы бар орталарда.


3. Автокөлік және робототехника

NPU барған сайын орналастырылуда автономды көліктер және робототехника жүйелері өңдеу үшін:

  • Сенсорлық синтез

  • Жолақты анықтау

  • Жаяу жүргіншіні тану

  • Дауыстық командалық жүйелер

Көлік құралына немесе роботқа тікелей шығару арқылы NPU қамтамасыз етеді нақты уақыт режимінде өңдеу минималды кідіріспен.


4. Өнеркәсіптік және денсаулық сақтау АИ

NPU-лар да қолданылады зауыттық автоматтандыру, болжамды техникалық қызмет көрсету, және медициналық бейнелеу. жылы ақылды өндіріс, NPU қосады AI көру жүйелері ақауларды анықтау, материалдарды жіктеу және өткізу қабілеті жоғары бұлт қосылымдарын қажет етпестен операцияларды үздіксіз бақылау.


Негізгі NPU аппараттық жеткізушілері және экожүйелері

-ның өсуі AI шетінде елеулі инвестиция құюға әкелді NPU аппараттық құралдарын әзірлеу ірі технологиялық компаниялар. Бұл сатушылар ландшафтты қалыптастырады енгізілген AI үшін оңтайландырылған мақсатты шешімдерді ұсына отырып шығару жылдамдығы, қуат тиімділігі, және интеграциялық икемділік. Әр брендтің өз бренді бар NPU архитектурасы, құралдар тізбегі және экожүйені қолдау.


1. Apple – Нейрондық қозғалтқыш

Apple компаниясы Нейрондық қозғалтқыш, оған біріктірілген A сериясы және M сериялы чиптер, iPhone, iPad және Mac құрылғыларында кеңейтілген AI тапсырмаларын қосады. Ол жеткізеді:

  • Нақты уақытта бет-әлпетті тану

  • Құрылғыдағы Siri өңдеуі

  • Ақылды фото және бейне жақсартулары


2. Huawei – Да Винчи архитектурасы

Huawei компаниясы Көтерілу NPU және Да Винчи архитектурасы оның орталығы болып табылады Kirin SoCs және AI инфрақұрылымы:

  • Жылдамдатылған AI қорытындысы мобильді құрылғылар

  • Орналастыру деректер орталықтары кәсіпорынның AI үшін

  • Қолдайды MindSpore AI шеңбері


3. Qualcomm – AI қозғалтқышы бар алтыбұрышты DSP

Qualcomm компаниясы Hexagon DSP + AI қозғалтқышы Snapdragon платформаларына ендірілген, мыналарды ұсынады:

  • AI жеделдету Android қолданбаларына арналған

  • Тиімді құрылғыда өңдеу

  • -мен үйлесімділік TensorFlow Lite және ONNX


4. Google – Edge TPU

The Edge TPU, Google компаниясының бөлігі Коралл платформасы, үшін бейімделген IoT және шеткі орналастырулар:

  • үшін оңтайландырылған TensorFlow Lite

  • Өте төмен қуатты AI қорытындысы

  • Шағын пішін факторы ақылды сенсорлар және шлюздер


5. NVIDIA – NVDLA және Jetson платформасы

NVIDIA NVDLA (Deep Learning Accelerator) және Джетсон сериясы жоғары өнімді AI есептеулерін қамтамасыз ету:

  • Қолданылған робототехника, дрондар, және автономды машиналар

  • Қолдайды ТҮРЛІ, TensorRT, және DeepStream SDK


NPU-ның қиындықтары мен шектеулері

Әзірге Нейрондық өңдеу бірліктері (NPU) бойынша тамаша артықшылықтар береді AI қорытынды өнімділігі, қуат тиімділігі, және шеткі есептеулер, олар шектеусіз емес. Әзірлеушілер мен жүйелік интеграторлар NPU-ларды қабылдаған кезде бірнеше техникалық және операциялық қиындықтарды ескеруі керек AI қолдайтын құрылғылар.


1. Framework үйлесімділігі

Негізгі кедергілердің бірі - шектеулі қолдау AI шеңберлері. сияқты платформалардың кең ауқымын қолдайтын GPU-лардан айырмашылығы TensorFlow, PyTorch, және ONNX, NPU жиі талап етеді теңшелетін құралдар тізбегі немесе меншікті SDK. Бұл мыналарға әкелуі мүмкін:

  • Ұзақ даму циклдері

  • Қиындық үлгіні түрлендіру және оңтайландыру

  • Аппараттық құрал жеткізушілерінің біркелкі емес өнімділігі


2. Тек қорытынды жасау мүмкіндігі

Көптеген NPU-лар тек арнайы жасалған тұжырым, жоқ жаттығу. Бұл білдіреді:

  • AI үлгілерін үйрену керек GPU немесе TPU

  • Кез келген қайта даярлау немесе нақты баптау сыртқы инфрақұрылымды қажет етеді

  • Икемділіктің төмендеуі құрылғыда оқыту


3. Аппараттық құралдарды біріктіру шектеулері

NPU-ларды ендірілген жүйелерге біріктіру немесе Чиптегі жүйе (SoC) дизайн айырбастарды қамтиды:

  • Кремний аймағының шектеулері

  • Жылулық дизайн шектеулері

  • Потенциалды қақтығыстар бар енгізу/шығару және жад өткізу қабілеттілігі



NPU және AI аппараттық құралдарының болашағы

Сұраныс ретінде нақты уақыттағы AI қорытындысы салалар бойынша өсуін жалғастыруда, болашағы Нейрондық өңдеу бірліктері (NPU) эволюциясында орталық болады деп күтілуде AI аппараттық құралы. Бұл мамандандырылған процессорлар қуатты, ықшам және энергияны үнемдейтін бола бастады — оларды келесі ұрпақтың негізгі құрамдас бөлігі ретінде орналастырады. шеткі AI құрылғылары, ақылды сенсорлар, және автономды жүйелер.


NPU дамуындағы дамып келе жатқан тенденциялар

  • Қатаң SoC интеграциясы
    NPU барған сайын біріктірілді Чиптегі жүйе (SoC) процессорлармен, графикалық процессорлармен және Интернет провайдерлерімен қатар дизайн жасайды. Бұл біртұтас архитектура жылдамырақ мүмкіндік береді деректерді өңдеу құбырлары, кідірісті азайтады және жүйе күрделілігін төмендетеді.

  • Гетерогенді есептеулерді қолдау
    Болашақ NPU жұмыс жүктемелерін таратып, басқа AI үдеткіштерімен біркелкі жұмыс істейді. CPU, GPU және TPU оңтайлы өнімділік үшін.

  • Жақсартылған жақтау үйлесімділігі
    Жеткізушілер сияқты негізгі AI құрылымдарына қолдау көрсетуде ONNX, TensorFlow Lite, және PyTorch Mobile, азайту әзірлеушінің оқу қисығы және кросс-платформаны орналастыруды ынталандыру.

  • Тұтынушы құрылғыларынан тыс кеңейту
    NPU үлкен рөл атқарады өнеркәсіптік автоматтандыру, ақылды денсаулық сақтау, шеткі робототехника, ауыл шаруашылығы AI, және қадағалау жүйелері, қайда төмен қуатты, жоғары жылдамдықты қорытынды сыни болып табылады.


Жылжыған әлемде барлық жерде таралған интеллект, NPU-лар AI-ны жылдамдатып қана қоймайды, сонымен қатар оны одан да көп етеді қолжетімді, тұрақты, және қауіпсіз. Олардың қалыптасудағы рөлі келесі гендік ендірілген жүйелер, бастап AI-мен жұмыс істейтін камералар дейін автономды навигациялық платформалар, маңыздылығын арттырады доменге тән есептеу архитектурасы AI дәуірінде.


Қатысты өнімдер

LET'S TALK ABOUT YOUR PROJECTS

  • sinsmarttech@gmail.com
  • 3F, Block A, Future Research & Innovation Park, Yuhang District, Hangzhou, Zhejiang, China

Our experts will solve them in no time.