近日缩睛，坊間傳聞許久的比特大陸第二代人工智能芯片BM1682，正式出現(xiàn)在其官網(wǎng)頁面。根據(jù)比特大陸一貫神秘務(wù)實的風(fēng)格辉召，相信基于BM1682的板卡允由、服務(wù)器也已經(jīng)備好了。筆者在芯片行業(yè)浸淫十多年影虫，嘗試根據(jù)比特大陸官網(wǎng)公布的產(chǎn)品白皮書谒只，來分析一下這兩代人工智能芯片之間的異同，嘗試談一談比特大陸在人工智能領(lǐng)域的意圖和野心跛农。

2017年第4季度橡吗，比特大陸正式推出了其人工智能品牌算豐(SOPHON)，發(fā)布了全球首款公開發(fā)售的TPU(Tensor Processing Unit張量計算單元)芯片BM1680沼币，專門用于人工智能中的深度學(xué)習(xí)加速胶见。時隔不足一年，2018年3月呛谜，比特大陸又推出其第二款TPU芯片BM1682在跳，根據(jù)初步披露的資料顯示，BM1682是一塊專門用于圖像/視頻處理方向的人工智能芯片隐岛。

BM1682與BM1680使用了相同的深度學(xué)習(xí)算法的硬件加速模塊猫妙，但相比BM1680而言，BM1682具有更強大的深度學(xué)習(xí)算法執(zhí)行能力聚凹，此外BM1682還增加了視頻處理子模塊割坠，以及適用于具體應(yīng)用場景的諸多功能模塊。

下面我們對其兩者進行一個具體的對比評測：

頂層架構(gòu)——BM1682定位更細分

從頂層架構(gòu)可以看出妒牙，BM1680和BM1682均集成了深度學(xué)習(xí)算法所用到的核心模塊NPUs彼哼。NPU是比特大陸自行研發(fā)的深度學(xué)習(xí)算法硬件加速器，用于加速深度學(xué)習(xí)算法的執(zhí)行速度湘今。

從頂層架構(gòu)圖上可以看到沪羔，BM1680比BM1682額外集成了高度定制的BMDNN Chip link Subsystem。該子模塊可以在高速SerDes上提供穩(wěn)定象浑、靈活蔫饰、低延遲的鏈路。用戶可以通過該鏈路將多個BM1680芯片連接成一個統(tǒng)一的整體庸尚，使其協(xié)同工作喇暴，大大提高系統(tǒng)的運算能力。BM1682并沒有集成此模塊换乙，這大概是基于BM1682專一化的市場應(yīng)用定位倍熄，以及處理速度足夠滿足用戶對圖像/視頻處理需求而考慮的。

從頂層架構(gòu)圖上可以看到與BM1680相比膀娱，BM1682芯片的整體架構(gòu)發(fā)生了不小的變化混检，其定位則更加細分明確。從右上角增加的Video Subsystem模塊可以明確看出，該款芯片定位于圖像/視頻處理方向写并。

  模塊細節(jié)——BM1682設(shè)計更豐富

BM1682的深度學(xué)習(xí)加速的核心功能模塊與BM1680是相同的喧雹。兩款芯片均包含了深度學(xué)習(xí)的核心單元—硬件加速器NPU Subsystem。兩者的NPU Subsystem均各自集成了64個NPU單元于嚼，統(tǒng)一由NPU Schedule Engine進行調(diào)度(BM1682架構(gòu)圖中未體現(xiàn))越名，最大化的提高了NPUs的效率，加快了深度學(xué)習(xí)算法inference (推演)與training (訓(xùn)練)的速度处监。根據(jù)初步資料顯示渺蒿，兩者在MCU的配置上是有些許差異的，但由于資料不全面彪薛，故無法評斷出兩者的MCU處理能力的差別茂装。

除了深度學(xué)習(xí)算法硬件加速模塊(NPUs)、用于高速連接其余BM1680的Chip link模塊之外善延，BM1680還提供了4個獨立的DDR4通道少态，最高支持16GB的DDR3 或 DDR4 DRAM拓展，用于高速數(shù)據(jù)緩存讀取挚冤，以提高系統(tǒng)的執(zhí)行速度况增。BM1680還加入了Global DMA模塊赞庶。DMA用于提供數(shù)據(jù)搬移功能训挡，這可以在大塊數(shù)據(jù)進行讀寫搬移時不占用MCU的資源，如在DDR4 的RAM中搬移數(shù)據(jù)時歧强。對于大數(shù)據(jù)量的深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)澜薄，DMA可以極大的提高效率。BM1680的Peripheral Subsystem 提供了UART摊册、SPI肤京、IIC與GPIO等接口，用于外接傳感器找骏，或與外界進行通訊腿逞、記錄、控制等操作测捐。這些接口都屬于通用接口汤钻，可見BM1680的定位就是通用深度學(xué)習(xí)芯片，在外設(shè)上沒有給與太多支持法简。

從架構(gòu)圖看荡唾，BM1682明顯復(fù)雜了很多。其額外增加了AP (Application Processor) Subsystem和Video Subsystem(視頻處理系統(tǒng))蓝鹿。Video Subsystem(視頻子系統(tǒng))則主要專注于視頻預(yù)處理的相關(guān)任務(wù)矩允。

BM1682的Video Subsystem提供了2個H.264視頻解碼器，1個H.265解碼器。H.264 /H.265均為視頻編碼方式赵椰，也是比較流行的視頻編碼的兩種方式耙福。相對而言，H.265視頻編碼比H.264具有更高的壓縮比蠢琳、更強的網(wǎng)絡(luò)糾錯適應(yīng)能力啊终，但考慮到現(xiàn)階段在安防、智能家居和互聯(lián)網(wǎng)視頻領(lǐng)域中仍然還是以H.264編碼的視頻和視頻設(shè)備為主傲须，兩者2:1的譯碼器數(shù)量在視頻支持類型和解碼帶寬做了一個合適的權(quán)衡蓝牲。比較貼心的是，BM1682提供了Video Post-Processing功能泰讽，該子模塊用于對采用H.264或H.265編碼的視頻進行渲染處理例衍，這些渲染處理主要包括顏色空間轉(zhuǎn)換、視頻剪裁已卸、縮放操作佛玄、仿射變換、多幀拼接等常規(guī)操作累澡。經(jīng)過Video Post-Processing對外界進入的視頻數(shù)據(jù)進行硬件加速預(yù)處理后梦抢，Video Subsystem會將處理后數(shù)據(jù)通過總線傳輸給NPUs、DRAM愧哟、AP System或外接存儲設(shè)備奥吩，然后進行后續(xù)的深度學(xué)習(xí)處理等操作。

BM1682提供了豐富的外界交互接口蕊梧，如高速接口PCIE划搓、以太網(wǎng)、SDIO3.0配亮、WIFI等验脐。BM1682將數(shù)據(jù)處理完畢后可以很方便的通過PCIE接口、以太網(wǎng)接口增荐、或者WIFI接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偡?wù)器织活。若是條件限制沒有網(wǎng)絡(luò)接入點，用戶可以選擇通過接入SDIO3.0的eMMC存儲器或是PCIE式存儲器將數(shù)據(jù)存儲到本地存儲裝置贯森〖谀牵可見，BM1682對其可能的應(yīng)用場景做了充分的考慮并給予了硬件支持露使，用戶可以根據(jù)需求页镜，靈活方便的進行配置。

Peripheral Subsystem方面答肤，BM1682比BM1680要豐富的多纸牌，這大大方便了用戶進行系統(tǒng)拓展瘾显，如添加額外傳感器等。BM1682的外設(shè)包括2個SPI接口涎才、4個UART接口鞋既、4個IIC、4路PWM生成器耍铜、一塊內(nèi)嵌式SPI Flash邑闺、WDG、Timer棕兼、GPIO陡舅、PVT Sensor、Top Reg伴挚、Efuse靶衍、ROM。由給出的外設(shè)可以看到茎芋，BM1682的設(shè)計考慮了配置颅眶、存儲、對外界系統(tǒng)實時控制田弥、以及加密保護等功能涛酗，極大提高了系統(tǒng)的靈活性、安全性安仁，省卻了用戶額外添加相關(guān)功能的開發(fā)成本居鸳。

性能分析——BM1682極大提升

NPU深度學(xué)習(xí)硬件加速器是人工智能的核心。兩者NPUs模塊集成了64個NPUs單元幼浩，通過NPU Schedule Engine進行調(diào)度盘荸。BM1682中每個NPU含有32個EUs铸烈，BM1680未知软健。根據(jù)BM1680、BM1682數(shù)據(jù)手冊顯示砰吻，單片BM1680單精度運算速度為2TFLops;單片BM1682單精度運算速度為3TFLops祸榨。BM1682的單片運算速度高出BM1680 50%。

BM1680單片的運行速度低于BM1682且险，但BM1680支持級聯(lián)工作模式垢雨，數(shù)個BM1680可以通過高速的Chip link Subsystem組成一個集群式的系統(tǒng)，進行更高處理量的運算處理任務(wù)敛旗。BM1682不具備級聯(lián)功能辐践。下圖為BM1680芯片的級聯(lián)連接示意圖。

  級聯(lián)方式：每個Node代表一個BM1680

電學(xué)方面库说，根據(jù)兩者的數(shù)據(jù)手冊顯示：滿載工作時BM1680的TPD(Thermal Design Power熱設(shè)計功耗)為41W;：滿載工作時BM1682的TPD小于50W狂鞋。從功耗角度分析片择，BM1680的2TFlops的NPUs速度應(yīng)該是有所保留的。

  開發(fā)生態(tài)——兩代芯片都很到位

BM1680骚揍、BM1682均支持的主流的CNN/RNN/DNN深度學(xué)習(xí)架構(gòu)字管，通過這兩款TPU芯片進行硬件加速，可以極大的提高深度學(xué)習(xí)算法的執(zhí)行速度信不。當(dāng)然嘲叔，BM1680和BM1682也可以通過基礎(chǔ)的矩陣運算進行深度學(xué)習(xí)的模型、架構(gòu)的搭建抽活。

在開發(fā)生態(tài)方面硫戈，兩款芯片的支持也是很到位的。BM1680下硕、BM1682均對后端用戶提供SDK;如果用戶需要進行深度優(yōu)化以獲取算法最優(yōu)性能掏愁，可以聯(lián)系廠家獲得相關(guān)教學(xué)支持。

應(yīng)用領(lǐng)域——BM1682更專注圖像/視頻處理

由前述分析可知卵牍，BM1680為通用性人工智能芯片果港，其應(yīng)用方向沒有偏向性，芯片內(nèi)部主要集成了深度學(xué)習(xí)算法所需要的基本模塊陋锚，應(yīng)用各種人工智能的深度學(xué)習(xí)算法潘谴，通過添加相應(yīng)的外圍電路模塊，BM1680可以搭建成適用于任一個領(lǐng)域的深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)——像圖片識別是菇、自然語言處理哆沽、文本處理、金融枣肚、醫(yī)學(xué)等等大小領(lǐng)域均可選擇該芯片實現(xiàn)贬嚷。BM1680更加具有靈活性。而且丐鸽，BM1680可以進行級聯(lián)汇光，所以對于需要處理巨大數(shù)據(jù)量的人工智能深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)，BM1680尤為合適郊男。像企業(yè)級應(yīng)用旱谐、海量數(shù)據(jù)處理等方面，通過簡單的級聯(lián)BM1680就可以獲取相匹配的計算能力孵堪，靈活而強大撤防。

而BM1682則是一個升級版的BM1680并配備了專門用于視頻處理的集成系統(tǒng)，整個BM1682芯片搭載了視頻處理所需要的全部核心模塊棒口，以及對其具體應(yīng)用場景適應(yīng)性的輔助模塊寄月。BM1682對于需要進行圖像/視頻處理的市場應(yīng)用可謂是十分便捷了。BM1682的輔助功能配置模塊自帶有線與無線網(wǎng)絡(luò)功能无牵，對于視頻監(jiān)控方向的市場應(yīng)用十分方便漾肮，無線功能更是省略了網(wǎng)線布線的繁瑣施工内舟，并且可用于實現(xiàn)遠程監(jiān)控。對于一些沒有網(wǎng)絡(luò)的場合初橘，如科研領(lǐng)域的野外視頻收集處理验游、閉路視頻監(jiān)控等，BM1682可以輕松的添加外置存儲裝置進行數(shù)據(jù)備份收集保檐。BM1682作為圖像/視頻方向深度學(xué)習(xí)的SoC片上系統(tǒng)耕蝉，市場前景很是廣闊，這款新品還是很值得期待的夜只。