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引言
3 C5 @5 Y6 I. s! n! z1 T$ }为了帮助读者了解最新的可适应性系统芯片（SoC）技术，本文探讨 AMD Versal AI Edge 系列 Gen 2[1]。这一创新平台专为满足现代视觉和汽车应用的挑战而设计，有望彻底改变 AI 驱动的嵌入式系统领域。# Q% Z- X& o) w+ E2 d9 ]% ]
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理解挑战
6 D Y2 G4 s1 ?; P, n6 _* r* ?' c随着我们向更先进的 AI 驱动嵌入式系统迈进，几个主要挑战浮现出来：有限的供电能力安全性、可靠性问题严格的尺寸要求恶劣的环境条件实时响应需求长生命周期
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) D! ?7 c+ g9 q+ Q* qVersal AI Edge 系列 Gen 2 通过提供卓越的集成解决方案来应对这些挑战，有效降低了系统功耗、面积和复杂度。
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图 1：单芯片系统（使用 Versal AI Edge 系列 Gen 2）与多芯片 AI 驱动嵌入式系统的对比。该图展示了 Versal AI Edge 系列 Gen 2 卓越的集成能力，展示了将多个组件整合到单个芯片中的优势。
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6 n7 E1 n( |) n, X3 ?AMD Versal AI Edge 系列 Gen 2 的主要特性2 g1 S9 y% x' |: o, }
1. 新一代 AI 引擎
7 D6 Y5 [/ D* m. M$ g该平台配备了新一代 AI 引擎，提供高效的 AI 推理能力，比前代产品提高了 3 倍的每瓦性能（TOPs/Watt）。
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- [( \ C* R9 z5 J' `. B2. 高性能集成 CPU
4 }; L4 p3 S, u4 T, ^+ g集成的 CPU 在后处理任务方面表现出色，标量计算能力提升了 10 倍。
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3 q9 C7 k- P) L. A& Y9 S& B3. 增强的安全性) P* ~7 Z( h5 \1 W0 V- w8 e
支持 ASIL D 和 SIL 3 标准，确保了汽车应用所需的强大安全特性。
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1 Q5 H3 m: ~* q4. 世界级可编程逻辑
- N+ C+ h- W0 T# F该平台包含灵活的实时预处理能力，非常适合传感器融合和数据调理任务。
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图 2：AMD Versal AI Edge 系列 Gen 2 架构概览。该图展示了平台的各个组件，包括 AI 引擎、CPU、GPU、内存接口和可编程逻辑。. }" G4 y; F0 F; J
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AI 引擎架构改进
/ U- j' r, e" B" P# R( \Versal AI Edge 系列 Gen 2 中的 AI 引擎架构有显著增强：6 ?- H4 j, Z5 y' ?+ ]$ x E0 O
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1. 增加了各种数据类型的计算能力（INT8、BFLOAT16、FP8、FP16、MX6、MX9）
4 z0 J* a, M" N8 R) ^7 Y2. AIE 阵列互连带宽翻倍（64b）# e) I7 m8 X! E6 b B/ U
3. 每列配备硬化的 Microblaze 作为 AIE 控制器+ S9 J7 F9 D$ B/ Z- N
4. 引入新的数据类型：MX6 和 MX9, F$ e- C! f9 T* e: ^ p- Y0 h
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图 3：AMD Versal AI Edge 系列与 AMD Versal AI Edge 系列 Gen 2 的 AI 引擎架构特性对比。该表突出显示了计算能力、内存和新数据类型的改进。
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处理系统概述
( p: m, k; y7 F# H+ Z! S7 H8 nVersal AI Edge 系列 Gen 2 的处理系统包括：# t% v- a5 g6 U+ d0 k: P9 l0 d
8 G/ s0 N& n# l3 b1 r. D1. 应用处理单元（APU）! l5 t6 T+ I0 L( Y ]% [4 e/ M
最多 8 个 Arm Cortex-A78AE 核心每核心最高频率 2.2 GHzAPU 可达 200.3k DMIPs" s0 c, s9 j9 g
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2. 实时处理单元（RPU）' k. t/ }' N$ m- c: y! C+ `6 q
最多 10 个 Arm Cortex-R52 核心每核心最高频率 1.05 GHzRPU 可达 28.5k DMIPs
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! K: l1 `) _2 k3. 图形处理单元（GPU）
: H3 `/ M% n( V" y# b( b3 ^% I1 l& sArm Mali G78AE GPU最高频率 1.05 GHz可达 268 GFlops
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图 4：Versal AI Edge 系列 Gen 2 处理系统概览。该图说明了处理系统的组件，包括 APU、RPU、GPU 和各种接口。/ \0 M0 s7 a9 u. U( p' f3 ^
& o( s3 s* c' j5 g3 @1 |嵌入式系统安全性
0 U3 F7 Q8 s( x/ F3 \' I) k9 s; Q安全性是 Versal AI Edge 系列 Gen 2 的关键方面，主要特性包括：平台管理控制器（PMC）：管理设备级安全服务应用安全单元（ASU）：提供运行时 HSM 安全性内存控制器内联加密（ILC）：在 DDR5 / LPDDR5X 内存控制器中内置内联加密' j: ^) J( e( ]8 b% R* C8 E4 F
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9 ^2 O& ?5 b$ _! \) g" K图 5：Versal AI Edge 系列 Gen 2 的嵌入式系统安全概览。该图显示了系统内各种安全组件及其相互作用。
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功能安全7 Y+ @( g# {1 G- h1 I
Versal AI Edge 系列 Gen 2 在设计时考虑了功能安全，支持：
' p# T" v j7 o- ^! O9 p. OISO 13849（机器安全）IEC 61508（功能安全）ISO 26262（汽车安全）
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该平台为各种组件提供不同级别的系统性和随机故障完整性，确保汽车应用的强大安全特性。, I0 H P; V" f3 d/ m
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5 {* w% e8 V6 H, Y图 6：Versal AI Edge 系列 Gen 2 的功能安全概览。该图说明了系统各组件的不同安全完整性等级。
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1 y) [7 N0 Y4 {0 E7 ]AI 和视觉处理流程
3 v/ Q/ d9 n- t" h0 _& m9 ]Versal AI Edge 系列 Gen 2 在处理复杂的 AI 和视觉处理流程方面表现出色，这些流程通常包括：预处理AI 推理后处理
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1 d0 Q7 ~& r2 {; k3 f该平台的架构允许高效执行这些阶段，实现汽车应用中的实时感知和决策。' ?" d& M* U+ ]% L0 X- i$ E
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- M4 X* W! I" D图 7：AI 和视觉处理流程概览。该图显示了数据通过预处理、AI 推理和后处理阶段的流动，突出了该过程的循环性质。
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8 }8 D+ e! G4 U5 N! |* |适应性和可扩展性) R4 U8 K' O! ~" M3 T
Versal AI Edge 系列 Gen 2 的一个主要优势是其适应性和可扩展性，使其适用于从 2 级到 5 级自动驾驶系统的广泛汽车应用。
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图 8：AMD Versal AI Edge 系列 Gen 2 在视觉和汽车应用方面的适应性和可扩展性。该图说明了该平台如何为不同级别的自动驾驶进行定制和扩展。
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i& [( `8 M: U8 J$ L+ D0 F结论
0 N0 L J/ h2 w7 ^AMD Versal AI Edge 系列 Gen 2 代表了视觉和汽车应用可适应性 SoC 技术的重大进步。其强大的 AI 引擎、高性能 CPU、增强的安全特性和可扩展架构使其成为开发下一代 AI 驱动嵌入式系统的理想平台。随着汽车行业向更先进的自动驾驶能力不断发展，Versal AI Edge 系列 Gen 2 将在推动这些创新方面发挥关键作用。+ U# N) n) z! R4 l9 x8 P' i
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参考文献" q/ o/ g, k$ t6 @/ L) T
[1] T. Knopp, J. Chu, and S. Ahmad, "AMD Versal AI Edge Series Gen 2 for Vision and Automotive," in Hot Chips 2024, Aug. 2024.2 c. z' E9 i3 ]& V! B
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/ @4 L# |! R' V8 V9 \3 v- I关于我们：& O# { T, g1 P( r7 W
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