Befehle für neuronale Netze in Cortex-M-SoCs

18. Februar 2019, 17:23 Uhr
Armv8.1-M und Helium. Bild: ARM.
Armv8.1-M und Helium. Bild: ARM.
ARM hat seine Cortex-M-Architektur mit Befehlen zur Verarbeitung neuronaler Netzwerke erweitert, die auf IoT-Produkte abzielen. Damit sollen sich Geräte realisieren lassen, die ohne Zugriff auf die Cloud oder leistungsstarke Server einige gesprochene Wörter aus eigener Kraft erkennen können.

Diese MVEs (M-Profil-Vektor-Erweiterungen) wurden unter dem Label „Helium“ angekündigt und funktionieren analog zu Neon SIMD-Erweiterungen (Single-instruction Multiple-Data) für High-End-Cortex-A-Cores. Helium prozessiert die digitale Signalverarbeitung mit mehr Power als bisherige DSP-Befehle, welche den wesentlichen Unterschied zwischen Cortex-M3 und M4 ausmachen. Laut ARM ist Helium eine „Neon-Technologie mit optimierten SIMD-Fähigkeiten speziell für die M-Profil-Architektur mit neuen Funktionen und Datentypen für neue Anwendungsfälle.
Neben den Standard-32-bit-Armv8-M-Befehlen gibt es 128-bit-Vektoren mit fester Länge und verbesserter arithmetischer Unterstützung (Fest- und Fließkomma mit halber und einfacher Präzision und 8-bit-Integer sowie komplexer Mathematik – mit etwa 150 Befehlen).

Insgesamt wird von der Armv8.1-M-Befehlsarchitektur (ISA) eine bis zu 5-fache Leistungssteigerung gegenüber der Armv8-M-Architektur erwartet (z. B. bei FFT in int32) und eine bis zu 15-fache Steigerung beim maschinellen Lernen (z. B. bei Matrixmultiplikation in int8). Laut ARM benötigt der erweiterte Befehlssatz nicht mehr Silizium-Fläche als bisher.
Neben der Sprachverarbeitung sind Anwendungen in der Schwingungsanalyse und im Sichtbereich vorgesehen.
 
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