Imagination確保汽車應(yīng)用的絕對(duì)安全

Imagination DXS GPU IP 擁有豐富的全新特性，將成為未來駕駛座艙、車載信息娛樂和駕駛輔助系統(tǒng)的核心組件。它繼承了最新一代 PowerVR GPU 架構(gòu)的可擴(kuò)展性、靈活性和效率，提升了峰值性能，并部署了額外的計(jì)算硬件和軟件，相比前一代汽車 GPU IP（IMG BXS），計(jì)算應(yīng)用性能實(shí)現(xiàn)了多達(dá) 10 倍的提升。

不過，IMG DXS 帶給市場(chǎng)的最重要?jiǎng)?chuàng)新在于其安全套件。隨著駕駛輔助系統(tǒng)的自主性增加以及責(zé)任從駕駛員轉(zhuǎn)移到機(jī)器，安全性（即故障的檢測(cè)和處理）日益成為業(yè)界關(guān)注的問題。駕駛員、乘客和制造商需要相信汽車能夠在合適的時(shí)間窗口內(nèi)檢測(cè)到故障，并在事故發(fā)生之前進(jìn)行管理。

Imagination 是汽車駕駛座艙和信息娛樂系統(tǒng) GPU IP 的領(lǐng)先供應(yīng)商，我們的 IP 開始占據(jù)越來越多的 ADAS 控制器市場(chǎng)份額。之前的幾代產(chǎn)品擁有市場(chǎng)領(lǐng)先的硬件和軟件機(jī)制（例如分片區(qū)域保護(hù)），來減少實(shí)現(xiàn)功能安全目標(biāo)所需的開銷，但客戶仍然覺得通過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能安全認(rèn)證的成本過高。雙核鎖步（Dual-core lockstep）需要將核的硅面積（和成本）翻倍，而工作負(fù)載重復(fù)則使性能減半。

面對(duì)客戶的需求，Imagination 工程團(tuán)隊(duì)面臨著新的挑戰(zhàn)，需要發(fā)明一種實(shí)用的功能安全解決方案，而不像行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)那樣產(chǎn)生高昂的成本。

通過發(fā)布全新的IMG DXS，Imagination向市場(chǎng)推出突破性的解決。

得益于分布式功能安全領(lǐng)域的創(chuàng)新，我們的處理器現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn) ASIL-B認(rèn)證，同時(shí)不會(huì)像傳統(tǒng)方法那樣帶來功耗、性能和面積開銷。

IMG DXS 戰(zhàn)略性地在整個(gè)核中部署了多種安全機(jī)制，從 ECC到流水線一致性，以實(shí)現(xiàn)對(duì)單點(diǎn)故障的檢測(cè)率超過 90%。每個(gè)獨(dú)立的機(jī)制都集中在測(cè)試核心的功能和行為重要性的小部分元素上。因此，分布式安全機(jī)制不僅減少了運(yùn)行時(shí)間和面積開銷，還能將故障定位到特定模塊或電路——這是雙核鎖步無法實(shí)現(xiàn)的。

僅僅基于現(xiàn)有的安全機(jī)制的分布式安全方法不足以滿足 ASIL 標(biāo)準(zhǔn)的要求。為了達(dá)到 ASIL-B 所要求的超過 90% 的單點(diǎn)故障檢測(cè)率，Imagination 需要找到一種不依賴于硅或工作負(fù)載復(fù)制來進(jìn)行故障檢測(cè)的方法。

為此，我們的工程團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的、受專利保護(hù)的“安全對(duì)”技術(shù)，該技術(shù)利用了當(dāng)今處理器的內(nèi)在并行性以及所有線程都具有自然空閑周期的事實(shí)。這些線程在空閑時(shí)間被組合成“安全對(duì)”，在此期間運(yùn)行測(cè)試向量。通過比較這些測(cè)試的輸出來檢測(cè)差異（故障），并且建立了額外的安全網(wǎng)，以確保在所有情況下都能實(shí)現(xiàn)功能安全標(biāo)準(zhǔn)。

欲了解有關(guān)“安全對(duì)”技術(shù)的更多信息，請(qǐng)參閱我們的白皮書《分布式功能安全中的創(chuàng)新》。

通過將“安全對(duì)”納入分布式安全機(jī)制中，Imagination 的 IP 可以以比傳統(tǒng)方法低 2-3 倍的開銷來滿足檢測(cè)處理邏輯中錯(cuò)誤的 ASIL-B 要求。而且，這不僅僅是 GPU 的技術(shù)；正如白皮書中所示，它也非常適用于CPU。

Imagination 在開發(fā)符合安全意識(shí)市場(chǎng)需求的高質(zhì)量解決方案方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。我們的內(nèi)部能力涵蓋了多個(gè)領(lǐng)域和標(biāo)準(zhǔn)，并且強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)質(zhì)量，使我們能夠從初步設(shè)計(jì)到產(chǎn)品生命周期結(jié)束的整個(gè)過程中幫助客戶。我們?cè)谡麄€(gè) ASIL 認(rèn)證過程中全力支持客戶，IMG DXS 隨附的安全包涵蓋硬件安全手冊(cè)、硬件安全案例報(bào)告、FMEDA（故障模式、效應(yīng)和診斷分析）以及安全分析摘要報(bào)告。我們與CoreAVI 合作，為Imagination GPU開發(fā)安全關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)。

通過 IMG DXS，Imagination 展現(xiàn)了其在汽車行業(yè)中多年積累的經(jīng)驗(yàn)與前瞻性思維相結(jié)合的能力，由此打造出經(jīng)過硅驗(yàn)證的、精心定制以滿足客戶需求的 IP。與其它 GPU 供應(yīng)商不同，我們真正專注于汽車市場(chǎng)的需求，這一點(diǎn)體現(xiàn)在我們處理器的各項(xiàng)能力上：從我們基于硬件虛擬化的性能到我們安全覆蓋的質(zhì)量。

IMG DXS 中分布式安全機(jī)制特點(diǎn)總結(jié)如下：

ECC/奇偶校驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)存錯(cuò)誤

看門狗檢測(cè)硬件死鎖并局部重置邏輯

雙核鎖步執(zhí)行應(yīng)用于固件控制器以確保任務(wù)調(diào)度器正確運(yùn)行

功能特定復(fù)制作為局部邏輯鎖步以提升置信度

調(diào)度器互鎖阻止GPU對(duì)錯(cuò)誤的工作負(fù)載切換請(qǐng)求作出響應(yīng)

流水線一致性用于檢查數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)，以及因錯(cuò)誤數(shù)據(jù)或處理故障導(dǎo)致的流水線停滯。

循環(huán)冗余校驗(yàn)為總線接口提供保護(hù)，并檢查壓縮圖塊數(shù)據(jù)的完整性。

分塊區(qū)域保護(hù)（TRP）消除雙渲染時(shí)不必要的重復(fù)。

安全對(duì)通過本地產(chǎn)生的測(cè)試向量發(fā)送至處理流水線，并在流水線的自然空閑時(shí)間內(nèi)比較結(jié)果

多樣化看門狗定時(shí)器檢測(cè)GPU鎖死或性能下降

英文鏈接：https://blog.imaginationtech.com/safety-without-compromise-in-automotive

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