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VR/AR向け第3のプロセッサ:MovidiusのMyriad 2 VPU

まるで溶岩の海のように、地表に湧き出し、山の頂上を吹き飛ばそうとしている、全く新しい市場が生まれています。それは仮想現実(VR)と拡張現実(AR)であり、Oculus Rift、HTC Vive、Microsoft HoloLensといった主力HMDだけではありません。数十種類ものVR/ARヘッドセットやグラス、数百ものアプリや体験、そしてそれらすべてを実現し、支えるために開発が進む新たなテクノロジーです。

今年初めのMicrosoft Buildで、Microsoft HoloLensを試す機会を得ました。しかし、実際に試用できた時間は実に短く、その仕組みを実際に見てみた後も、その内部構造や仕組みについて詳しい人は誰もいませんでした。

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CPU と GPU はデスクトップ コンピューターからスマートフォンまで、あらゆる用途で役立ってきましたが、Movidius は、VR/AR、ドローン、スマート ロボット、さらにはモノのインターネットによってもたらされる新しいコンピューティング パラダイムには、それらと連携して動作する第 3 のタイプのプロセッサーが必要であると主張しています。

Microsoft が追加プロセッサを「HPU」(ホログラフィック プロセッシング ユニット) と呼んでいるのに対し、Movidius は「VPU​​」(ビジョン プロセッシング ユニット) を構築しています。

Movidiusは「ビジョンセンシング」企業であり、VR/ARの波に乗り遅れるつもりはありません。比喩的にも文字通りにも、VR/ARの世界に身を置きたいと考えています。次なる主力製品はMyriad 2。これは「機械に視覚的な知性をもたらす」ことを目的とした専用VPUパッケージ(ハードウェアとソフトウェア)です。

Myriad 2 は主にモバイル デバイス向けに設計されているようですが、考えてみれば、モバイル デバイスは多かれ少なかれ「キラー」 アプリケーションです。スマート グラス、VR HMD (多くの場合、ケーブルなしで持ち運びできるように設計されている)、さらにはProject Tango のようなモバイル AR ソリューションなどです。(ちなみに、ハイエンド スマートフォン、特に VR HMD で動作するように設計されているスマートフォンは、VPU の恩恵を受ける可能性があります。)

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要するに、MovidiusはVPUのポイントを、GPUのように複雑なシーンをレンダリングするだけではもはや不十分であり、デバイスがそれを理解する必要があると説明した。これは全く別の話だ。 同社の代表者はTom's Hardwareへの説明会で、低消費電力SoCにこれほどの性能を詰め込むことはこれまで不可能であり、複雑な処理をクラウドサーバーにオフロードする必要があったと述べた。技術の継続的な進歩とMyriad 2 VPUのような専用プロセッサの組み合わせにより、これらの計算をデバイス上で実行できるようになり、ネットワーク遅延が排除され、新しい体験が実現している。

ミリアド2

Myriad 2ビジョンプロセッサは、視線やジェスチャーの追跡、物体の分類と追跡、環境マッピングといった非常に特殊なタスクを処理するように設計されています。最大6台のHDカメラからの入力を処理できるため、ステレオ深度検知や多方向視覚を可能にします。

他のSoCと同様に、Myriad 2は複数の異なるコンポーネントを1つのシリコンに統合しています。消費電力の削減に不可欠なブロックの一つには、ノイズフィルタリングやシャープニングなど、一般的な画像処理アルゴリズムに対応する約20個の固定機能ハードウェアアクセラレータが含まれており、ASICスタイルの設計で処理されます。

この VPU の中核を成す処理能力を提供するのは、12 個の自社製 (つまり独自の) SHAVE 128 ビット SIMD ベクター ユニットです。比較すると、ARM Cortex-A57 や -A72 などの低電力の汎用 CPU には、2 つの NEON 128 ビット SIMD ベクター ユニットが含まれています。GPU は高度に並列化されたタスクの処理にも優れており、Myriad 2 がターゲットとする同じ視覚処理アプリケーションの多くに使用されています。しかし Movidius によると、その VPU は、視覚特有のタスクにおいて、Nvidia の Tegra K1 などの競合 GPU よりも優れたパフォーマンスを発揮します。これは、その SHAVE ベクター ユニットが、コード分岐をより効率的に処理する述語付き命令をサポートしているためです。視覚処理は本質的に予測不可能であり、エッジ検出に使用されるアルゴリズムなど、多くのアルゴリズムは周囲のピクセルと相互依存性があり、分岐の多いコード ストリームを作成します。

Myriad 2には、2つの異なるRISC CPUが搭載されています。どちらもSPARC Leonコアのようですが、小さい方のコアはSoC内のスケジューリング専用で、大きい方のコアはリアルタイムオペレーティングシステム(RTOS)内でユーザーコードの実行専用です。CPUには技術的にはL3キャッシュはありませんが、ハイブリッドL3キャッシュのように機能する2MBのオンチップメモリ​​があり、CPU、SHAVEベクターユニット、および固定機能アクセラレータ間で共有されます。この共有メモリ設計により、プロセッサアイランド間でデータを移動することによる電力消費を回避できます。VPUは最大1GBの追加オフチップDRAMもサポートします。

I/Oサポートには、SD、USB 3.0、ギガビットイーサネットに加え、UART(x2)、SPI(x3)、I2C(x3)、I2S(x3)が含まれます。Myriad 2は12レーンのMIPIインターフェースを採用しています。Movidiusの担当者によると、この方式では、データはメインメモリに入力されたまま処理されるとのこと。これは、各ポートに専用のバッファが備わっている従来のSoCアーキテクチャとは対照的であり、バッファとメモリ間のデータ移動に多くの電力が浪費されるとのことです。

クロック速度は300~600MHz、消費電力は2W未満(500MHz動作時は1.5W)です。パッケージサイズは5 x 5 x 0.35mmです。重量は1グラム未満、価格は10ドル未満です。

Movidius は、Myriad 2 はビジョン ワークロードを処理する際にワットあたり最大 1,000 GFLOPS を達成でき、FPGA (約 200 GFLOPS/W) やアプリケーション プロセッサ (400~600 GFLOPS/W) よりも低コストを維持できると主張しました。

Movidius は、比較的迅速なプロトタイピングを可能にする開発キットが登場すると主張しています。

現時点では詳細は明らかにできないが、Movidius 社は、近い将来に出荷される製品に Myriad 2 が搭載される予定であると語った。

セス・コラナーは以前、トムズ・ハードウェアのニュースディレクターを務めていました。キーボード、バーチャルリアリティ、ウェアラブル機器を中心としたテクノロジーニュースを担当していました。