Blog

NPU näme?

2024-08-13 16:29:49

Häzirki wagtda çalt ösýär AI bilen dolandyrylýan dünýä, has çalt, has netijeli hasaplamaga bolan isleg ýaly ýöriteleşdirilen prosessorlary döretdi Nerw gaýtadan işleýän bölüm (NPU). Däp bolşy ýaly CPU ýa-da GPU, NPU çaltlaşdyrmak üçin niýetlenendir maşyn öwrenmekesasanam üçin çuň nerw ulgamlary ulanylýar kompýuter görmek, tebigy dilleri gaýtadan işlemek, we ses tanamak.

An NPU görnüşidir AI tizlendiriji talap edýän meseleler üçin ýokary öndürijilikli, pes gijikdirilen gaýtadan işlemegi üpjün edýär parallel hasaplama we datçik amallary. Bu prosessorlar indi dürli platformalara ýerleşdirildi smartfonlar we IoT enjamlary to awtoulag ulgamlary we gyrasy hasaplaýyş infrastrukturasy- açmak enjamda AI iň az energiýa sarp etmek bilen.

NPU näme üçin möhüm:

Giňeldilen real wagt öndürijiligi AI iş ýükleri üçin
Energiýanyň pes sarp edilmegi GPU esasly çözgütler bilen deňeşdirilende
Bulut inferensiýasyna garaşlylygy azaltmak, maglumatlaryň gizlinligini we gijä galmagyny gowulandyrmak
Giňeldiş ykjam enjamlar we oturdylan ulgamlar üçin

Riseokarlanmagy gyrasy AI we ýaýramagy AI bilen işleýän programmalar NPU-nyň nämedigine we beýleki gaýtadan işleýän bölümlerden nähili tapawutlanýandygyna düşünmek zerur. Bu makalada öwrenýäris arhitektura, halatlary ulanyňwe akylly hasaplamagyň has giň kontekstinde NPU-laryň strategiki gymmaty.

NPU näme? Tehniki syn

A. Nerw gaýtadan işleýän bölüm (NPU) dolandyrmak üçin ýörite işlenip düzülen mikroprosessordyr emeli intellekt (AI) iş ýükleri, esasanam gatnaşýanlar çuňňur öwrenmek we nerw ulgamy. Umumy maksatdan tapawutlylykda CPU ýa-da grafika gönükdirilen GPU, NPU-lar güýji bolan matematiki amallar üçin optimallaşdyrylýar maşyn öwreniş modelleriýaly matrisa köpeltmek, çözgütler, we datçigi gaýtadan işlemek.

NPU-nyň esasy aýratynlyklary:

AI göz öňünde tutulan maksat, okuw däl
Erine ýetirýär parallel amallar netijeli
Amatly pes gijikdirme, ýokary geçirijilik iş ýükleri
Möhüm işleýär az sarp etmek GPU-lardan has köp

Şol wagt CPU yzygiderli logika üçin ideal we GPU hödürlemekde we oýun meselelerinde ökde, NPU ýaly işleri çaltlaşdyrmak üçin niýetlenendir:

Obýekti kesgitlemek
Recognitionüz tanamak
Sesden tekste öwürmek
Akylly kamera analitikasy

Prosessoryň görnüşi	Esasy rol	Güýç	Kuwwatlylygy	AI laýyklygy
CPU	Umumy meseleler	Köpugurly	Pes	Çäkli
GPU	Grafika, AI	Throughokary geçirijilik	Orta	Okuw üçin güýçli
NPU	AI salgylanmasy	AI optimallaşdyrylan	Beýik	AI gyrasy üçin iň gowusy

AI has köp enjamlara ornaşdyrylandan soň smartfonlar to senagat IoT—Bu NPU iň köp tapawutlanýar täsirli we ulaldylyp bilner gönüden-göni akylly aýratynlyklary işletmek üçin prosessor gyrasy, hemişelik bulut elýeterliligine bil baglamazdan.

NPU nähili işleýär?

A. Nerw gaýtadan işleýän bölüm (NPU) ýerine ýetirmek üçin işlenip düzülendir AI gözleg meseleleri ajaýyp tizlik we netijelilik bilen. Adaty prosessorlardan tapawutlylykda, NPU-lar işleýär datçige esaslanýan maglumat gurluşlary, köp mukdarda ýerine ýetirmek matrisa amallary parallel - döwrebap işlemek üçin zerur çuňňur öwreniş modelleri ýaly CNN-ler (konwolýusiýa nerw ulgamlary) we RNN-ler (gaýtalanýan nerw ulgamlary).

Esasy iş ýörelgeleri:

Parallelizm: NPU ýerine ýetirýär bir wagtda birnäçe amalýaly meseleler üçin gaýtadan işlemegiň wagtyny düýpgöter gysgaldýar şekil klassifikasiýasy we sözleýiş tanamak.
Enjam bilen çaltlaşdyrylan densor hasaplamasy: Içerki datçik ýadrosy uly göwrümli netijeli işlemek matrisa köpeltmek.
Pes takyklyk arifmetikasy: Köp NPU ulanýar INT8 ýa-da FP16 arasynda deňagramlylygy saklamak üçin takyk formatlar takyklygy we kuwwatlylygy.
Turbaly arhitektura: Tasaly meseleler maglumat almak, agramy gaýtadan işlemek, we işjeňleşdirme hasaplamasy geçirijiligini ýokarlandyrmak üçin turbageçiriji yzygiderlilikde ýerine ýetirilýär.

Plönekeýleşdirilen maglumat akymy:

Giriş maglumatlary (meselem, şekil ýa-da ses signaly) öňünden işlenýär.
Maglumatlar girýär NPU-nyň datçigi nerw hasaplamasy üçin.
Modeliň agramlar we taraplar göz öňünde tutuň.
Netijeler hakyky wagtda, köplenç bulut kömegi bolmazdan berilýär.

Birleşdirmek arkaly pes gijä galmak, energiýa tygşytly dizaýn, we bagyşlanan AI logikasy, NPU enjamlaryň işlemegine mümkinçilik berýär çylşyrymly AI modelleri ýerli. Bu olary zerur edýär gyrasy hasaplama, akylly enjamlar, we senagat AI programmalary nirede hakyky wagtda karar bermek möhümdir.

NPU-laryň esasy artykmaçlyklary

Ogullyga almak Nerw gaýtadan işleýän bölümler (NPU) ýerleşdirilmegine öwrülişik girizdi AI salgylanmasy ikisinde-de gyradaky enjamlar we bulut gurşawy. NPU-lar üpjün edýär ýöriteleşdirilen arhitektura däp bolanlardan ep-esli öndürijiligi we energiýa netijeliligini gazanmaga mümkinçilik berýär CPU we GPU ýerine ýetirilende çözgütler çuňňur öwreniş modelleri.

NPU-lary ulanmagyň esasy artykmaçlyklary:

AI görkezijisi üçin ýokary öndürijilik
NPU-lar maksatly gurlan AI iş ýükleri, ýerine ýetirmek nerw ulgamynyň amallary has ýokary tizlik we pes gijä galmak bilen. Işleýär parallel tensor hasaplamalary ýaly programmalarda hakyky wagt düşünjelerini bermek obýekti ýüze çykarmak, şekil segmentasiýasy, we sözleýiş tanamak.
Energiýa tygşytlylygy
NPU-lar, olaryň kömegi bilen GPU-lardan ep-esli az sarp edýärler pes takyk arifmetika (meselem, INT8, FP16) we optimal arhitektura. Bu olary ideal edýär ykjam AI we IoT enjamlary nirede batareýanyň ömri we ýylylyk çäkleri möhümdir.
Enjamda AI mümkinçilikleri
Işletmek arkaly ýerli pikir, NPU-lar buludy gaýtadan işlemek, gowulaşdyrmak zerurlygyny azaldýarlar maglumatlaryň gizlinligi, jogap wagty, we tor geçirijiliginiň netijeliligi.
Ykjam we ulaldylan dizaýn
NPU-lary birleşdirip bolýar Ulgam-çip (SoC) öndürijilere ornaşdyrmaga mümkinçilik berýän dizaýnlar AI tizlendirijileri ýaly ykjam enjamlara smartfonlar, geýilýän zatlar, gyrasy şlýuzalar, we awtonom ulgamlar.

Deňeşdirme tablisasy: NPU vs. GPU we CPU

Aýratynlyk	NPU	GPU	CPU
Maksat	AI salgylanmasy	Grafika, umumy AI	Umumy maksatly hasaplama
Kuwwatlylygy	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐	⭐
Gijä galmak (real wagt)	Pes	Orta	Beýik
Paralel AI iş ýükleri	Gowy	Örän gowy	Çäkli
Iň amatly ulanylyş meselesi	Gyrasy AI, ykjam AI	AI okuwy, grafika	Dolandyryş logikasy, OS meseleleri

NPU-lary AI gyrasy hasaplaýyş çözgütlerine goşmak bilen, kärhanalar has pes çykdajylar bilen ýokary tizlikli maşyn öwreniş usulyny açyp bilerler, bu bolsa NPU-lary indiki nesil AI enjamlarynyň esasyna öwürer.

NPU vs. CPU, GPU we TPU: Deňeşdiriş derňewi

Zerurlygy hökmünde real wagt AI görkezmesi smartfonlardan we awtonom ulaglardan başlap, senagat robotlaryna çenli enjamlaryň arasynda ösýär - haýsy prosessoryň bu iş ýüklerini has gowy dolandyrýandygy baradaky jedel hasam güýçlenýär. Şol wagt CPU, GPU, TPU, we NPU hemmesi ýerine ýetirip biler maşyn öwrenmek meseleler, gaty dürli maksatlar üçin optimallaşdyrylýar. Apparat saýlanylanda bu tapawutlara düşünmek gaty möhümdir AI programmalaryesasanam gyrasy.

CPU (Merkezi gaýtadan işleýiş bölümi)

The CPU iň köptaraply prosessor bolup galýar. Şol sanda umumy maksatly hasaplaýyş meseleleriniň giň toplumyny ýerine ýetirýär operasiýa ulgamynyň funksiýalary, I / O dolandyryş, we yzygiderli logika. CPU-lar tehniki taýdan AI görkezijisini ýerine ýetirip bilýän hem bolsa, olar üçin optimallaşdyrylanok parallel gaýtadan işlemek nerw ulgamlary talap edýär.

GPU (Grafiki gaýtadan işleýän bölüm)

Ilki bilen şekilleri we wideo görkezmek üçin işlenip düzüldi GPU üçin ýokary netijelidigini subut etdi parallel amallarikisine-de laýyk edýär AI okuwy we salgylanma. GPU-lar ýokary maglumat merkeziniň gurşawy, energiýa sarp edilişi we giňişligi az çäklendirilen ýerlerde.

TPU (Sensory gaýtadan işleýän bölüm)

Google tarapyndan işlenip düzüldi TPU üçin niýetlenendir datçigiň hasaplamasy AI iş ýüklerinde. Güýçli türgenleşigi we netijäni berýär, ýöne ilki bilen tapylýar bulut infrastrukturasy ýa-da kärhana derejeli enjamlar.

NPU (Nerw gaýtadan işleýän bölüm)

Fromerden düzülen AI salgylanmasy,. NPU watt üçin deňsiz-taýsyz öndürijilik hödürleýär. Indi giňden ornaşdyryldy Ulgam-çip (SoC) smartfonlar, AI gyrasy enjamlar we awtonom maşynlar boýunça dizaýn.

Prosessor deňeşdirme tablisasy

Aýratynlyk	CPU	GPU	TPU	NPU
Üçin niýetlenendir	Baş maksat	Grafika we AI	Tensor Ops	AI salgylanma
AI okuwy	Garyp	Gowy	Örän gowy	Çäkli
AI salgylanma	Çäkli	Gowy	Gowy	Gowy
Kuwwatlylygy	Pes	Orta	Pes	Beýik
Gijä galmak (Gyradaky meseleler)	Beýik	Orta	Pes	Örän pes
Jübi / IoT laýyklygy	Garyp	Garyp	Çäkli	Gowy
Çarçuwaly goldaw	Giň	Giň	Dar (Google)	Orta (üýtgeýär)

Esasy usullar:

GPU üçin ileri tutulýar AI model okuwy we bulut hasaplamasy.
TPU bulut merkezi we içinde iň gowusy Google AI ekosistemasy.
CPU çuňňur öwrenmek üçin ideal däl generallardyr.
NPU saýlamaly enjamda AIhödürlemek tizligiň, netijeliligiň we pes güýjüň iň gowy deňagramlylygy iş ýükleri üçin.

AI dowam etmegini dowam etdirýärkä gyrasy, NPU üçin iň uzak möhletli çözgüt hökmünde tapawutlanýar real wagt, oturdylan maşyn öwrenmek.

NPU nirede ulanylýar? Esasy goýmalar

Nerw gaýtadan işleýän bölümler (NPU) indi giň gerimde esasy komponent bolup durýar AI bilen işleýän tehnologiýalaresasanam talap edýänler enjamda görkezme, az sarp etmek, we hakyky wagtda jogap bermek. Senagat birleşmegini dowam etdirýärkä emeli intellekt iş akymlaryna, NPU-laryň ikisinde-de kabul edilýär sarp ediji elektronika we senagat ulgamlary.

1. Smartfonlar we ykjam enjamlar

Döwrebap smartfonlar Öňdebaryjy güýç üçin NPU-lar bilen enjamlaşdyrylandyr AI aýratynlyklary ýaly:

Recognitionüz tanamak (meselem, biometrik tanamak)
Suraty gowulandyrmak we obýekti ýüze çykarmak kamera programmalarynda
Ses kömekçileri we dil terjimesi
Giňeldilen hakykat (AR) hakyky wagtda görkezmek

Öňdebaryjy ykjam çipsetler “Apple” -iň “A” seriýaly nerw dwigateli, Qualcomm Snapdragon, we Huawei's Kirin SoC täsirli bolmagy üçin NPU-lary birleşdiriň gyrasy AI gaýtadan işlemek.

2. Gyrasy hasaplama we IoT

Dünýäde gyrasy AI, NPU mümkinçilik berýär akylly kameralar, geýip bolýan enjamlar, we öý awtomatlaşdyryş merkezleri çylşyrymly işlemek maşyn öwreniş modelleri ýerli. Bulut serwerlerine garaşlylygy peseldýär we has çalt üpjün edýär karar bermekçäkli baglanyşygy bolan şertlerde-de.

3. Awtoulag we robot

NPU-lar barha köpelýär awtonom ulaglar we robot ulgamlary gaýtadan işlemek:

Sensor birleşmesi
Aneol kesgitlemek
Pyýada tanamak
Ses buýruk ulgamlary

Ulagda ýa-da robotda gönüden-göni işlemek bilen, NPU-lar üpjün edýärler hakyky wagtda işlemek minimal gijä galmak bilen.

4. Senagat we saglygy goraýyş AI

NPU-lar hem ulanylýar zawod awtomatizasiýasy, çaklaýyş hyzmaty, we lukmançylyk şekillendirişi. In akylly önümçilik, NPU mümkinçilik berýär AI görüş ulgamlary kemçilikleri ýüze çykarmak, materiallary toparlara bölmek we ýokary zolakly bulut birikmeleriniň zerurlygy bolmazdan amallara yzygiderli gözegçilik etmek.

Esasy NPU enjam satyjylary we ekosistemalar

Ösüşi Gyrada AI düýpli maýa goýumlaryna sebäp boldy NPU enjamlaryny ösdürmek iri tehnologiýa kompaniýalary tarapyndan. Bu satyjylar peýza .y emele getirýärler oturdylan AI üçin optimallaşdyrylan maksatly çözgütleri hödürlemek bilen gözleg tizligi, kuwwatlylygy, we integrasiýa çeýeligi. Her markanyň öz aýratynlygy bar NPU arhitekturasy, gurallar zynjyry we ekosistema goldawy.

1. Alma - nerw dwigateli

Apple Nerw dwigatelibilen birleşdirildi A seriýaly we M seriýaly çipler, iPhon, iPad we Mac-da ösen AI meselelerini güýçlendirýär. Getirýär:

Hakyky wagt ýüzi tanamak
Enjamda Siri gaýtadan işlemek
Akylly surat we wideo goşundylary

2. Huawei - Da Winçi arhitekturasy

Huawei's NPU-lara çykyň we Da Winçi arhitekturasy merkezi bolup durýar Kirin SoCs we AI infrastrukturasy:

AI-iň çaltlaşdyrylmagy ykjam enjamlar
Erleşmek maglumat merkezleri kärhana AI üçin
Goldaýar MindSpore AI çarçuwasy

3. Qualcomm - AI dwigateli bilen altyburç DSP

Qualcomm's Altyburç DSP + AI hereketlendirijisi “Snapdragon” platformalarynda ýerleşdirilip, hödürlenýär:

AI tizlenmesi Android programmalary üçin
Netijeli enjamda gaýtadan işlemek
Gabat gelmek TensorFlow Lite we ONNX

4. Google - Gyrasy TPU

The Gyrasy TPU, Google-yň bir bölegi Merjen platformasyüçin niýetlenendir IoT we gyradaky enjamlar:

Amatly TensorFlow Lite
Ultra pes güýçli AI görkezijisi
Ykjam forma faktory akylly datçikler we derwezeleri

5. NVIDIA - NVDLA we Jetson platformasy

NVIDIA NVDLA (Çuň öwrenmegi tizlendiriji) we Jetson seriýasy ýokary öndürijilikli AI hasaplamasyny bermek:

Ulanylýar robot, pilotsyz uçarlar, we awtonom maşynlar
Goldaýar AIFRATYN, TensorRT, we DeepStream SDK

NPU-laryň kynçylyklary we çäklendirmeleri

Şol wagt Nerw gaýtadan işleýän bölümler (NPU) ajaýyp artykmaçlyklary hödürläň AI görkezijisi, kuwwatlylygy, we gyrasy hasaplamaçäklendirmesiz däldir. Döredijiler we ulgam integratorlary, NPU-lary kabul edende birnäçe tehniki we amaly kynçylyklary göz öňünde tutmalydyrlar AI bilen işleýän enjamlar.

1. Çarçuwanyň laýyklygy

Esasy päsgelçilikleriň biri, goldawyň çäklidir AI çarçuwalary. Platformsaly platformalaryň giň toplumyny goldaýan GPU-lardan tapawutlylykda TensorFlow, PyTorch, we ONNX, NPU-lar köplenç talap edýärler gurallar ýa-da eýeçilikli SDK-lar. Munuň sebäbi bolup biler:

Uzyn ösüş siklleri
Kynçylyk modeli öwürmek we optimizasiýa
Apparat satyjylarynyň arasynda gabat gelmeýän öndürijilik

2. Diňe başarnyk

NPU-laryň köpüsi diňe niýetlenendir salgylanmadäl okuw. Munuň manysy:

AI modelleri öwredilmelidir GPU ýa-da TPU
Islendik täzeden taýýarlamak ýa-da gowy düzmek daşarky infrastrukturany talap edýär
Çeýeligiň peselmegi enjamda öwrenmek

3. Enjamlary birleşdirmek çäklendirmeleri

NPU-lary oturdylan ulgamlara birleşdirmek ýa-da Ulgam-çip (SoC) dizaýnlar söwdany öz içine alýar:

Silikon meýdanynyň çäklendirmeleri
Malylylyk dizaýn çäklendirmeleri
Mümkin bolan gapma-garşylyklar bar bolan I / O we ýat zolagy

NPU-laryň we AI enjamlarynyň geljegi

Isleg hökmünde real wagt AI görkezmesi geljegi bolan pudaklarda ösmegini dowam etdirýär Nerw gaýtadan işleýän bölümler (NPU) ewolýusiýasynyň merkezi bolmagyna garaşylýar AI enjamlary. Bu ýöriteleşdirilen prosessorlar has güýçli, ykjam we energiýa tygşytlaýan bolup, olary indiki nesliň esasy bölegi hökmünde ýerleşdirýärler gyrasy AI enjamlary, akylly datçikler, we awtonom ulgamlar.

NPU ösüşinde ýüze çykýan tendensiýalar

Has berk SoC integrasiýasy
NPU-lar barha birleşýär Ulgam-çip (SoC) CPU, GPU we ISP-ler bilen bilelikde dizaýn. Bu bitewi arhitektura has çalt mümkinçilik berýär maglumatlary gaýtadan işleýän turbalar, gijä galmagy peseldýär we ulgam çylşyrymlylygyny peseldýär.
Geterogen hasaplamany goldamak
Geljekki NPU-lar beýleki AI tizlendirijileri bilen has köp işlär we iş ýüklerini paýlar CPU, GPU we TPU optimal öndürijilik üçin.
Çarçuwanyň laýyklygy gowulaşdy
Satyjylar esasy AI çarçuwalary üçin goldaw gurýarlar ONNX, TensorFlow Lite, we PyTorch Mobileazaltmak işläp düzüjiniň öwreniş egri platforma ýerleşdirilmegini höweslendirýär.
Sarp ediş enjamlarynyň daşynda giňelmek
NPU-lar has uly rol oýnar senagat awtomatizasiýasy, akylly saglygy goraýyş, gyrasy robot, oba hojalygy AI, we gözegçilik ulgamlary, nirede pes kuwwatly, ýokary tizlikli pikir möhümdir.

Öňe barýan dünýäde hemme ýerde akyl, NPU-lar diňe bir AI-ni çaltlaşdyrman, eýsem hasam köpelder elýeterli, dowamly, we ygtybarly. Kemirlemekdäki roly indiki gen oturdylan ulgamlar, AI bilen işleýän kameralar to awtonom nawigasiýa platformalaryähmiýetiniň artýandygyny görkezýär domen aýratyn hasaplaýyş arhitekturasy AI döwründe.