全新 Ethos-U85 NPU

依托 Ethos-U 系列 NPU 過(guò)往的成功經(jīng)驗(yàn)，Arm 推出了全新產(chǎn)品—— Ethos-U85。該處理器秉承此前 Ethos-U NPU 一貫的高性能、高能效設(shè)計(jì)理念，并可同時(shí)為邊緣側(cè)和端側(cè)設(shè)備上采用 Transformer 架構(gòu)的現(xiàn)有和未來(lái)的工作負(fù)載提供支持。

Ethos-U85 是 Arm Ethos-U 產(chǎn)品線中的第三代 NPU，也是迄今為止性能和能效最強(qiáng)的 Ethos NPU。與上一代產(chǎn)品相比，該 NPU 的性能提升了四倍，能效提高了 20%，并且可在主流網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)高達(dá) 85% 的利用率。全新 Ethos-U85 可滿足諸如工廠自動(dòng)化和商用或智能家居攝像頭等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不斷攀升的性能需求。此外，其專為搭配基于 Cortex-M 或 Cortex-A的系統(tǒng)一同運(yùn)行而設(shè)計(jì)，并容忍高 DRAM 延遲。

Ethos-U85 的主要特性包括：

——單周期支持從 128 到 2048 個(gè) MAC單元的配置——在 1GHz 時(shí)，算力可支持從 256 GOPS 到 4 TOPS。

——支持 int8 權(quán)重和 int8 或 int16 激活。

——支持 Transformer 架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，以及 CNN 和 RNN。

——硬件原生支持 2/4 稀疏性，使吞吐量翻倍。

——內(nèi)部 SRAM 為 29 至 267 KB，多達(dá)六個(gè) 128 位 AXI5 接口。

——支持權(quán)重壓縮，采用標(biāo)準(zhǔn)和快速權(quán)重編碼器。

——支持?jǐn)U展壓縮。

除了 Ethos-U55 和 Ethos-U65 目前支持的算子，通過(guò)支持 TRANSPOSE、GATHER、MATMUL、RESIZE BILINEAR 和 ARGMAX 等運(yùn)算，Ethos-U85 涵蓋了對(duì) Transformer 模型和 DeeplabV3 語(yǔ)義分割網(wǎng)絡(luò)的原生硬件支持。

Ethos-U85 也支持元素級(jí)算子鏈化。通過(guò)鏈化將元素級(jí)運(yùn)算與先前的運(yùn)算相結(jié)合，使 SRAM 不必先寫入再讀取中間張量。由此可憑借 NPU 和內(nèi)存之間數(shù)據(jù)傳輸量的減少，提高 NPU 的效率。相比于 Ethos-U65，鏈化是 Ethos-U85 在效率提升上的新功能之一，其余還包括快速的權(quán)重編碼器、優(yōu)化的 MAC 陣列能效，以及提升的元素效率。

Ethos-U85 可用于與 Ethos-U55 和 Ethos-U65 相同的系統(tǒng)配置流程，并且我們支持從基于 Cortex-A 的系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng) Ethos-U85 的功能。

Ethos-U85 支持與上一代Ethos-U系列產(chǎn)品相同的軟件工具鏈, 即使用TFLmicro運(yùn)行時(shí)。此外，在這個(gè)基礎(chǔ)上，Ethos-U85 同時(shí)還能為更廣泛采用 Transformer 架構(gòu)的用例提供支持，這對(duì)于已經(jīng)投入在基于 Cortex-A/Cortex-M 與 Ethos-U55/Ethos-U65 的系統(tǒng)廠商來(lái)說(shuō)，將能擴(kuò)大其過(guò)往的投資價(jià)值。未來(lái)，我們預(yù)計(jì)將支持面向邊緣設(shè)備的 PyTorch 運(yùn)行時(shí) ExecuTorch。

Ethos-U85 支持的算子將在 NPU 上進(jìn)行加速，對(duì)于特殊算子不支持的情況，其中部分算子將調(diào)用CMSIS-NN庫(kù)實(shí)現(xiàn)在Cortex-M系統(tǒng)上進(jìn)行加速。例如，在 tinyLlama 的用例中，該模型算子可完全映射到 Ethos-U85，沒有算子回退到 CPU。

Ethos-U85 擔(dān)任了 Arm 全新物聯(lián)網(wǎng)參考設(shè)計(jì)平臺(tái) Corstone-320 的核心角色，該參考設(shè)計(jì)平臺(tái)加快了各類 AIoT 解決方案中高性能 SoC 的開發(fā)和部署。

釋放邊緣AI 的無(wú)限潛力

Ethos-U85 將提供在邊緣側(cè)和端側(cè)設(shè)備上執(zhí)行領(lǐng)先 AI 功能所需的算力。隨著 AI 時(shí)代的不斷發(fā)展，我們的合作伙伴將獲得基于 Arm Ethos-U 的可靠、高效兼具高性能的解決方案。我們預(yù)計(jì)在新興的邊緣 AI 用例、智能家居、零售或工業(yè)場(chǎng)景中看到Ethos-U85 被廣泛部署，這些用例和場(chǎng)景需要更高的計(jì)算性能，并支持新型的 AI 框架。

Arm 引以為傲的是，我們不斷通過(guò)前沿的軟硬件解決方案，為合作伙伴與生態(tài)系統(tǒng)提供強(qiáng)而有力的支持。全新 Ethos-U85 的推出將釋放邊緣側(cè)和端側(cè) AI 推理用例的無(wú)限潛能，從而改變世界。Arm 正在引領(lǐng)邊緣 AI 的創(chuàng)新提升至全新水平，并持續(xù)夯實(shí) Arm 成為未來(lái)邊緣 AI 的基石。

【本文作者：Arm 物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部行業(yè)市場(chǎng)營(yíng)銷高級(jí)總監(jiān) Parag Beerkaka 】

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