MobileyeEyeQ6系列深度分析
虽然Mobileye在L3/L4领域被英伟达和⾼通压制，但⽬前市场主流还是L2，L3/L4的出货量⽬前还很低，Mobileye在L2的市场占有率在75%以上。2021年出货量⾼达2810万⽚，绝对的霸主地位。
L2+时代，被英特尔收购的Mobileye不再以芯⽚单打独⽃，⽽是借助英特尔的强⼤实⼒，开拓更⼴的产品线来为客户提供全套解决⽅案。英特尔在光电⼦领域耕耘多年，光收发器技术全球领先，激光雷达本质上就是个光收发器。在射频领域，英特尔也有⾜够的技术积累，WiFi6和5G领域皆有相关产品，做毫⽶波雷达芯⽚更是得⼼应⼿。同时Mobileye也推出了EyeQ6系列芯⽚。
EyeQ6H与Mobileye之前的芯⽚⽐最⼤不同是加⼊了两个GPU，⼀个是很⼩规模的ARM MALI GPU，算⼒仅为
64GFLOPS，估计是双核的MALI G78AE，运⾏频率500-600MHz之间，预计⽤于ADAS的AR图像叠加输出。另⼀个GPU不明，可能是Imagination的BXS 1024 MC-2，算⼒1000GFLOPS，主要是应对OCL，应该是OpenCL，OpenCL 是GPGPU的API，OpenCL类似于另外两个开放的⼯业标准OpenGL (跨平台图形API) 和OpenAL (跨平台⾳效API)，这两个标准分别⽤于三维图形和计算机⾳频⽅⾯。OpenCL扩充了GPU图形⽣成之外的能⼒。OpenCL由⾮盈利性技术组织Khronos Group掌管。应该是做⽴体视觉中的计算量最⼤的⽴体匹配⽤的。顺便说⼀下，计算机视觉领域的关键库OpenCV是英特
尔主导并开源的，英特尔⽆处不在，早在1999年，英特尔就开始做OpenCV的前期⼯作了。
CPU⽅⾯还是MIPS的架构，还是EyeQ5的I6500-F架构，特⾊是多线程，EyeQ6H是8核32线程。ARM架构除了极罕见的A65AE外，都是单线程架构。x86架构通常都是多⼀倍的线程，⼀般是4核8线程这样，只有MIPS，从2005年引⼊多线程以来，⼀直以此为卖点。
MIPS成⽴于1984年，是最早提供RISC CPU IP的公司，主打的实时应⽤，特别是互联⽹实时应⽤，⽹络打印机、路由器、⽹关领域是MIPS的核⼼领域，注重性能⽽对功耗不太在意。但这些领域缺乏增长，股东看不到增长就要出售公司。2018年MIPS经过两度转⼿，最终落到了AI初创企业Wave Computing⼿⾥。不过好景不长，在收购第⼆年，Wave Computing就申请破产重组，最终还是活过来了，2020年11⽉，Wave将RISC-V⽀持加⼊MIPS核⼼，此举并不意味着Wave全⾯倒向RISC-V，MIPS仍然有庞⼤的⽤户基础，维持稳定的现⾦流没有问题，在2019年采⽤MIPS架构的芯⽚就有10亿⽚出货。汽车领域客户不少，包括电装、NXP、奔驰投资的Valens、Microchip。
简单说⼀下多线程，我们说的多线程⼀般是SMT，Simultaneous Multithreading，它还有⼀个名字超线程（Hyper-Threading），业内也叫线程级并⾏，线程级并⾏是⼀种显式并⾏，也就是程序员要写多线程程序。随着单核性能的不断提升，后端执⾏资源也越来越丰富，这种执⾏端⼝闲置的情况就会越来越明显，造成资源浪费。这时候，为了将这些资源物尽其⽤，同步多线程SMT就应运⽽⽣了。SMT
的思路是这样的，既然⼀个任务填不满后端的资源，那么我们就不⽌⼀个任务来填就好了，不同任务之间的相互依赖和冲突情况很低，放到⼀起来执⾏正合适去填满后端资源。
即⼀个物理核⼼虚拟出多个逻辑核⼼，⼀般是⼀个物理核⼼虚拟出两个逻辑核⼼，即英特尔和AMD的SMT2。⽽MIPS 是SMT4，在常规指令译码后多了4个线程级逻辑单元，实际物理上不存在，要靠软件来实现。上图是I6400的微架构图，I6500与之类似。
天下没有免费的午餐，SMT技术带来多线程性能提升的同时，势必也会有⼀些负⾯的影响。⾸先是上下⽂转换的开销，⼀个物理核⼼如果引⼊多个线程，那么是要协调、隔离多个线程的，任务的转换之间会产⽣额外的开销。所以最理想情况下，如果⼀个核⼼有两个线程，那么两个线程的总执⾏时间会更快，但细分到每⼀个线程的执⾏时间，会⽐分别执⾏来的慢⼀些。其次是资源冲突，最典型的冲突就是缓存的冲突，⼀个线程可以⽤100%的缓存，⽽超过⼀个线程使⽤同⼀个缓存，可⽤缓存就不是100%，会导致⼤量开销极⼤的缓存-内存换⼊换出。只要有⼀个线程是⾮常吃缓存的，那么加⼊SMT不但不会提升总的执⾏效率，反⽽会降低整体效率。SMT⾮常忌讳不同线程的资源冲突，⼀但冲突SMT就很容易引⼊反⾯效果。⽐如在很多云服务器、HPC服务器上，SMT通常是关闭的，就是因为资源冲突。再次是线程安全问题，两个线程在同⼀个核⼼内执⾏，是需要严格隔离它们的上下⽂的，线程A不能访问修改其他线程的资源。线程隔离是⼀个⾮常复杂和繁琐的过程，若隔离不彻底，会导致执⾏错误、以及隐私泄漏的问题。最后是功耗，加⼊SMT后单核的能耗⽐会有些许倒退。由于引⼊SMT
会导致核⼼设计更加复杂，静态功耗、漏电会更难控制，这对于移动设备是致命的。这也是为什么SMT在PC和服务器上⼤⾏其道这么多年，⼿机上⼏乎看不到的原因。
上图为I6500F的⼀致性管理，这是异构计算的先决条件，⼀致性特别是缓存⼀致性。
在⼀个多处理器系统中，缓存和内存池可能对同⼀份数据有多份副本，如何保证这些副本的⼀致性（Coherency）是个必须严肃对待的问题。可以纯软件来处理这个问题，利⽤Cache操作指令，但开销巨⼤⼗分复杂，⽽且操作系统的内存模型就需要全部改变，这对X86体系甚⾄绝⼤多数体系⽽⾔都是不能接受的。所以绝⼤多数计算机体系都是靠硬件来完成Cache Coherency的，硬件会⾃动保证各个副本的⼀致性，⽆需软件操⼼。常规的做法是加⼀个Snoop偷窥过滤器。在内存控制器端的CacheAgent(CA)，在L3 Cache端，他们都在Ring bus上监听和发送snoop消息。这种模型叫做Bus snooping模型，与之相对的还有Directory模型。考虑到I6500是2016年的产品，可能还是Snoop偷窥过滤器。
I6500的ACE ⼀致性编织⽐较适合异构计算，就是CPU、GPU和AI混合。
I6500-F看对应ISO26262即功能安全，⾄少可以达到ASIL-C级。
⾼性能GPU⽅⾯，只有1000GFLOPS，估计Mobileye会采⽤MIPS⽼东家Imagination的产品，不需要
⽤到英特尔的GPU架构。Imagination有⼀系列针对车载领域的GPU，即IMG-B系列，这是2020年10⽉才推出的产品系列，也是Imagination放弃PowerVR的GT系列序号，改为A和B两⼤系列，A系列于2019年12⽉发布，主打⾼性能应⽤，B系列主打低功耗应⽤。IMG BXT/BXS-32-1024 MC2 GPU⽐较符合，通常车载GPU运⾏频率不⾼，⼤致在450-650MHz之间，IMG BXT/BXS-32-1024 MC2性能为2048 FP32 FLOPs/Clock，500MHz频率下，性能即1024GFLOPS。但未见Imagination公布与Mobileye的合作新闻，也有可能采⽤了英特尔⾃⼰的GPU架构，不过有点⼤材⼩⽤了。
其中BXS系列是针对车载领域设计的，能够满⾜ISO26262的要求。
Imagination声称其采⽤了⼀项Tile Region Protection即TRP的技术，⾜以应对苛刻的功能安全。
再来看ARM MALI的GPU。
ARM的GPU设计项⽬最早从上个世纪90年代末期开始，由挪威科技⼤学开始开展，随后在2001年，这个项⽬的Mali⼩组成员从研究中脱离出来，成⽴了⼀个名为Falanx Microsystems的公司。Falanx公司的⼈员刚开始瞄准的是PC图形市场，但当时已经是后3DFX时代，雄并起，包括S3、Rendition、Revolution以及Imagination等公司最后都失败了，最终Falanx⽆法筹集到⾜够的资⾦，被迫放弃了PC图形市场。
在那个“紧迫期”，由于资⾦有限和PC图形硬件极⾼的研发成本，Falanx最终决定转向移动SoC GPU设计。因为移动GPU设计更简单且较容易成功。Falanx的产品Mali GPU也迎来了第⼀个客户—美国Zoran公司，使⽤了Mali-55作为他们Approach 5C SoC芯⽚的GPU，这颗芯⽚还被⽤在LG's Viewty这样⼴受欢迎的⼿机产品中。即使如此，Falanx还不满⾜，最终在2006年迎来了他们的“⼤鱼”。鉴于SoC市场持续增长以及将带来的移动计算⼤潮，ARM公司终于决定买下Falanx，组建⾃⼰的GPU事业部，并联合ARM的CPU⼀起推动整个产业的增长。ARM作为⼀个处于上升期、资⾦充裕的公司，完全有能⼒给Falanx充⾜的资⾦和研发资源来实现梦想。
ARM第⼀代微架构Utgard（北欧神话⼈物：乌特加德）。这⼀代架构出来的⽐较早，主要是图形加速IP。可以追溯到2007年的mali-200。不过最让⼈惊讶的是mali-4xx系列，现在很多电视芯⽚都还在⽤这个IP。⽐如⼩⽶的智能电视，还有很多是mali-4xx系列的。第⼆代微架构Midgard（北欧神话⼈物：⽶德加德）。Midgard这⼀代GPU开始属于同⼀着⾊器的架构，也就是上⾯说的vertexshader和fragment shader已经统⼀在⼀起了，相当于同⼀个shader计算单元可以处理多种着⾊器。当然也开始⽀持通⽤计算。特别是对OpenCL的⽀持。第三代微架构Bifrost（北欧神话中连接天宫和⼤地的：彩虹桥）。第四代微架构Valhall（北欧神话中的⽡尔哈拉神殿，是战死的勇⼠死后进⼊奥丁神的神殿）是2019年第⼆季度推出来的。该系列是基于超标量实现的。
常见苹果、⾼通与ARM MALI GPU参数对⽐
ARM MALI G78AE GPU是ARM⾸款针对车载领域开发的GPU IP，⽬标是ASIL-D级标准。
MALI G78AE框架图如上，主要是加⼊了灵活分区功能，能够提⾼效率与安全性。
ARM MALI G78AE简介
EyeQ6L是⽬前Mobileye主⼒产品EyeQ4的替代者，也采⽤7纳⽶设计，CPU是2核8线程，OCL算⼒是720GFLOPS。相⽐EyeQ4，其⾯积⼩了45%，这就意味着硬件成本低了45%，其价格可以低于30美元，⽐初创企业的竞品成本还要低。AI算⼒有5TOPS，⽤于L2+绰绰有余。程序员接活的平台网站
Mobileye系统最⼤优点是产品成本低，开发周期很短，开发费⽤极低，绝⼤部分功能都经过验证，没有风险。⽽缺点是系统⾮常封闭，难以搞特⾊功能，迭代困难，出了问题，较难改进或提升。对于传统车⼚⽽⾔，Mobileye基本是唯⼀选择，对于总想与众不同的新兴造车⼚家来说就有点⽆法适应。然⽽新兴造车企业毕竟还是极少数。Mobileye霸主地位⾄少五年内稳如泰⼭。
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