Hot Chips Nvidia は、自動運転車用の最新システムオンチップに、サンダーバードの伝説的人物パーカーの力を借りている。
今年初めに発表されたPX 2ボックスには、2つのParkerプロセッサが搭載されています。このハードウェアは、車載カメラやその他のセンサーからのビデオフィードを収集し、それを人工知能モデルに送り込み、速度や車線位置などを常に判断することで、車両にスーパークルーズコントロール機能を追加します。
これにより、モデルが周囲の状況に合わせて適切に学習されていれば、車は自動運転が可能になります。今日のディープラーニングシステムは、周囲のパターンを捉え、物体を認識し、状況を理解するために膨大なデータを必要とします。PX 2のような箱型モデルを製造することは、作業の半分か3分の1に過ぎません。真の自動運転車を実現するには、高速道路だけでなく、工事現場、標識、交差点、複雑な道路のジャンクションを理解できる、十分に学習されたモデルを提供することが不可欠です。
Pascalアーキテクチャについてはここで詳しく説明しました。次は、International Rescueの忠実な運転手兼執事と同じ名前を持つ、コードネーム「Parker」のTegraシステムオンチップを見てみましょう。
16nm FinFET SoCは、256個のPascal CUDA GPUコアと6個の64ビットARMv8互換汎用コア（NVIDIA自社開発のDenver 2コア2個とCortex-A57コア4個）を搭載しています。6個のコアはすべてコヒーレント通信を行い、Denverコア用に2MBのL2キャッシュ、A57コア用に2MBのL2キャッシュを搭載しています。このチップはTSMC社製で、NVIDIAによると16ビット浮動小数点演算で1.5TFLOPSの性能を発揮します。
また、暗号化エンジン、60FPS 4Kビデオデコーダーとエンコーダー、オーディオ出力、2Dグラフィックレンダラー、ECC対応128ビット/50GB/秒の低消費電力DDR4インターフェース、画像処理エンジンも搭載しています。車内に設置された12台の道路監視カメラに接続できます。フラッシュメモリカードストレージ、SATA、QSPI、標準CANバス用のインターフェースも備えています。2つのCANインターフェースはISO 11898-1に準拠しています。
後ほど説明しますが、仮想化に重点が置かれています。パーカーは、理論上は、ARM のハードウェア仮想化を使用して、自動車を制御するさまざまなソフトウェアを安全なサンドボックスに配置します。
高度なウォッチドッグ機能を備えた安全管理エンジンも搭載されています。これは独立したデュアルプロセッサで、同期して動作し、内部ハードウェアエラーを検出します。リアルタイムOSを実行し、オンボードコンピュータの障害を監視し、発生時に報告し、可能な場合はリカバリコードを実行します。また、エラー訂正RAMからの警告を検知し、DRAMの信頼性の低い領域をブラックリストに登録します。オンダイメモリにはECCとパリティ保護機能も搭載されています。
パーカーは ISO 26262 に準拠していると言われています。
下図はCPUの相互接続を示しています。Denverコアは1コアあたり128KBの命令キャッシュと64KBのデータキャッシュ、A57コアは1コアあたり48KBの命令キャッシュと32KBのデータキャッシュを備えています。この相互接続により、DenverとCortexは異機種間で連携し、オペレーティングシステムはワークロードレベルに応じてスレッドとプロセスを異なるコアに移行できます。
ハードウェア仮想化は最大8つの仮想マシン環境をサポートします。各仮想マシンは独自のディスプレイパイプラインを制御します。CUDAコア、ネットワークハードウェア、オーディオおよびDMA回路も仮想化されており、権限のない仮想マシンによるシステムへの不正アクセスを防止します。もちろん、すべてのハイパーバイザーにはバグがあり、コードが制御を逃れる可能性はあります。今回のケースではそのような事態が起きないことを祈ります。
最後に、これら全てがどのように組み合わさるかをご紹介します。NVIDIA 搭載の自動運転車の設計とハッキングのための設計図です。Parker は、PCIe 接続された 2 つの独立した GPU を介してダッシュボードのディスプレイとインフォテインメントパネルを駆動します。SoC の CAN ラインは車両の通信バスに直接接続されており、エンジンなどのシステムを制御できます。USB 3.0 経由でも接続できます。10Gbps イーサネット経由でチップにアクセスすることも可能です。
以前、Nvidia は、Parker には車内でオーディオとビデオを転送するためのギガビット イーサネット コントローラーが含まれていると述べていましたが、この図では、イーサネットは PCIe 接続の Intel チップによって提供され、ビデオは PCIe 経由で転送されています。
今週カリフォルニアで開催された Hot Chips カンファレンスで入手した、Nvidia 提供の他のスライドと同様に、クリックすると拡大表示されます。
ParkerのSoCを2つ搭載したPX 2は、8TFLOPS（毎秒24兆回のディープラーニング演算）の性能を発揮するとされています。現在、約80のコンピュータサイエンス研究センター、自動車メーカー、その他のテクノロジー企業がこの機器を熱心に試用しています。ボルボは来年、XC90 SUVにPX 2を搭載する予定です。®
