XMOS发布集单片机，AI，FPGA，DSP于一身的跨界处理器完全体xcore.ai，致力于AIOT，售价1美元起步

Posted 2020-11-25 armfly

说明：
XMOS这次致力于打造全新的，颠覆性的嵌入式平台，简化开发人员要学一堆东西才能开发一款高性能AIOT产品的痛点。

XCORE.AI集单片机，AI，FPGA，DSP于一身，嵌入式软件开发人员可以灵活的实现各种控制，而不用担心固定的硬件性能/资源不够用的问题。并且性能强劲，可以让物联网终端设备在本地就处理数据，无需上传到云端处理。

引言：

过去的5年中，Amazon Alexa,  Google Home, Facebook Portal,  Apple Homepod等都是采用的XMOS语音助手方案。大致流程是终端设备采集音频数据，删除回声和噪音，将数据发送到云端，云端回复。

当前的智能设备非常依赖云端，随着自然语音接口引入到嵌入式设备，如果智能音响，智能电视，穿戴设备等，将面临可靠性，隐私问题和成本方面的挑战。

通过将AI功能嵌入到本地设备，提高了安全性，因为重要数据在本地就可以处理，而且降低云端带宽需求，实时性强。

另外当前市场上传统的AI处理器功耗大，价格偏贵，一定程度上限制他们作为智能终端的应用场合。




1、性能

XMOS将XCORE.AI与当前600MHz，M7核心芯片做比较。
AI性能32倍，IO速度16倍，DSP性能15倍，16bit MAC性能的21倍，不细看，还以为是Cortex-M55内核芯片发布了，而且提供FPGA一样的灵活性。



2、特色：
（1）每秒380亿次累加乘
（2）每秒一百万次512点FFT。
（3）128个纳秒级GPIO，并且可以像FPGA一样灵活定制各种IO接口功能，如SPI, QSPI, MII, I2S, I2C, PDM等。
（4）每个内核有512KB TCM RAM，带LPDDR接口。
（5）片上USB高速PHY，带MIPI接口用于摄像头。
（6）16个实时逻辑核心，支持标量/浮点/矢量指令，可根据应用实现灵活性和可扩展性。
（7）用于数字信号处理，机器学习和密码功能的高性能指令集。

3、软件方面
全部采用C编程，使用行业标准的LLVM/Clang编译，AI使用Tensorflow lite，固件可以采用FreeRTOS，并提供大量库。

4、架构
xcore的开发旨在提供类似于FPGA的IO灵活性，并为嵌入式软件工程师提供关键的控制处理，使他们能够创建差异化产品，而不是重复参考设计。

（1）2005年时，发布第1代xcore架构。第一代架构的成功为各种应用程序到IO协议之间架起桥梁，此设计获得数百项设计大奖，典型应用如USB Audio Class 2解决方案和S/PDIF接口 ，所有这些都可以软件实现
（2）第二代xocre加强了控制和DSP性能，使其应用到各种客户解决方案中，以及为XMOS提供了一个平台，使其成为远场语音最杰出的供应商之一。
（3）第三代是通用目的的跨界处理器，集单片机，AI，FPGA，DSP于一身。


xcore体系结构是可伸缩的，单独一个图块是1MB内存，380亿次累加乘速度，两个图块就可以实现2MB内存，760亿次累加乘。图块里面每个logical core都可以作为独立的硬件线程，可以独立运行AI，DSP和IO控制。


实际应用中，用户仅需做一个应用程序，编译器会将各个任务分配几个内核里面。比如一个基于FreeRTOS设计的语言控制程序，含神经网络，麦克风远场处理，PDM，I2C，I2S等。具体到xcore上，就是下面这种效果，这些功能都可以并行独立执行，

总结：
低成本，简单易用，高性能是AIOT主控芯片追求的终极目标，正如XMOS首席执行官所说的，xcore.ai以1美元起步的价格提供了世界低成本，最具灵活行的AI处理器。