边缘计算环境中低时延高可信显示芯片的研究与设计

发布时间：2021-11-27 03:19

　　随着5G网络技术的发展,接入网络的设备数量以及网络边缘设备中产生的数据量迅速增加,这给移动网络基础设施带来了不小的负担。在这种发展趋势下,基于云计算的服务模式很难稳定地保持对网络边缘设备请求处理的实时性。一种新提出的边缘计算模型采取了将部分计算处理的过程迁移至终端设备或者网络链路中的方法,通过这种方法降低了终端设备的数据处理响应的延迟。人机交互系统的性能对用户体验的影响尤为重要,而显示设备又是人机交互的重要桥梁。因此低时延高可靠的显示系统对于边缘计算来说非常重要。本文重点针对边缘计算设备中人机交互显示系统的实时性、低功耗、可靠性三个方面的关键技术展开研究,通过算法、架构、系统、芯片四个层次协同优化的设计方法,最终实现了低时延、低功耗、高可靠的边缘计算显示芯片。本文主要的研究工作和创新点如下:（1）针对实时性需求,提出了一种适用于边缘计算的异构图形运算系统的架构,通过均衡流水线不同阶段的运算负载及顶点片元异构加速器架构设计实现了高能效的图形处理。通过自研的芯片开发板在常温室内条件下对芯片中的图形处理核进行了测试,测试过程中关闭了其他运算单元模块,图形处理核最高频率能达到200MHz。通过... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２移动边缘计算范式??备的上行数据，边缘计算的边缘是指从终端设备到网络中心之间任意计算和网??

?第１章绪?论???，—＂Ｘ，＇一、Ｚ’＼??，＂Ｘ?、？、??（＿少??Ｉ??Ｓ缘参???Ｉ???Ｉ???Ｔ?Ｉ??ｉ?Ｉ??边缘设备?＾?＾?｜｜?＿??图１．２移动边缘计算范式??备的上行数据，边缘计算的边缘是指从终端设备到网络中心之间任意计算和网??络资源。所以边缘计算的提出不是为了取代云计算，而是对云计算进行扩展，??辅助云计算在边缘上取得更低的运算延迟、更大的数据带宽和更高的数据安全??性，如图］．３所示。同年１０月，ＩＥＥＥ和ＡＣＭ开始联合举办边缘计算顶级会议??（ＩＥＥＥ／ＡＣＭ?Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ?ｏｎ?Ｅｄｇｅ?Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ＳＥＣ），后来一系列会议和?Ｗｏｒｋｓｈｏｐ??吸引了众多学者对边缘计算的关注［１５］。??图１．３云计算、雾计算、边缘计算关系示意图??３??

？：?５Ｇ?ｊ?丨?丨?一？！智慧交通ｉ??？?？?？?？?？?？??＝：：：：：：二二１二：：二：二二：：：：＾＼?功耗管理?｜?；ｚ：ｚｚｚｚ??￣？；边缘终端设备丨?￣一?蓝牙?丨?〒：：：：＝：二＿一智能家居！???：??：—成本优化?ｊ?Ｌ?：??…?ｉ?ｉ?…丨??？＾数据管理丨?ｆ?智能监控｜??．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．??￣？！网络管理丨?丨?．．．?｜??ｆ？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？?＊ｊ??图１．４边缘计算研宄分类，图片来自文献丨２２］??术、人工智能、物联网等技术的飞跃发展，边缘计算的价值也在逐步显现，这些??关键应用的发展瓶颈也能体现边缘计算所面临的挑战。在学者们研宄的边缘计??算的应用中，比较典型的应用有［１５］：??（１）车联网与自动驾驶。目前随着机器视觉、深度学习、传感器技术的发??展，汽车之间的互联不再是局限于汽车之间的娱乐设备通过网络互相通讯的形??态，汽车也不仅仅是一种交通工具，而是逐渐发展为具备高速移动能力的智慧互??联终端［２３］。这种互联结构催生了一系列的５Ｇ形态下的新应用，如自动驾驶［２４】，??智能交通［２５１车联网［１８１等。在这些应用中，车辆不仅需要感知并上传自身的数??据如车速、车况、目的地等，还需要感知并产生周围环境的数据信息如障碍物、??信号灯等，所以汽车终端会产生大量的数据。Ｉｎｔｅｌ在２０１６年的报告指出，一辆自??动驾驶汽车一天会产生４ＴＢ的数据［２６］。同时汽车又是高速移动的交通工具，这??些数据必须被及时处理。如果这些数据全部上传云端再进行处理则很难满足实??时性与数据带宽的要求。


本文编号：3521462