许多行业人士都以为AI可以成为自蒸汽机、内燃机、电力以及讯息手艺之后的第五次财产革命的主题。那么AI会怎样进入咱们的生涯？对付雄伟的泛泛消费者来说，天然是从离咱们近来的PC和数码装备下手。PC行为目前大师最常运用的计较装备，正在AI使用成长方面有着得天独厚的上风。以AMD为代表的PC芯片巨头灵活地发觉了这一趋向，通过正在管束器中集成专用NPU来为每一台PC带来粗壮的AI计较才华。那么，现正在AMD锐龙管束器中的NPU实情有哪些特点？Ryzen AI正在软硬件方面又是怎样协统一体的呢？

　　AMD正在锐龙7040系列搬动管束器揭橥期间带来了全新的NPU独立模块。NPU全称是Neural Network Processing Unit，也即是神经收集管束单位。它的效用是特意加快AI计较中的神经收集计较。AMD正在锐龙7040系列搬动管束器中内置第一代XDNA架构的NPU，正在最新揭橥的锐龙AI 300系列管束器中，AMD带来界限更大、算力更强、基于XDNA 2架构的全新NPU。那么NPU的内部策画和事业根本道理终究是什么呢？它的闪现又会以何种方法增强管束器的AI使用效用呢？

　　回首汗青，AMD的NPU和赛灵思有很深的渊源。2020年，AMD揭橥以490亿美元收购赛灵思。收购杀青后，AMD正在连续促进原赛灵思FPGA干系资产和加快芯片成长的同时，还通过手艺协调等形式进一步斥地了赛灵思正在AI加快方面的大方常识产权，此中就有这日辩论的重心：NPU。

　　神经收集计较和古板计较存正在很大分别。古板的计较比方CPU的逻辑计较、GPU的流式计较等都是通过确定的下手到中央繁复的决断和计较，再取得确定的结果。神经收集计较的实质本来是寻找输入数值和输出数值之间的合联，然后欺骗这种合联：通常称之为模子，举办仿真的一个历程。这意味着神经收集计较存正在海量数据的大界限并行计较，而且和古板GPU的并行计较有所差异。

　　▲神经收集知名算法Transformer的架构简图，固然人们清爽它的形式和途径，不过整个的推广依然算是黑箱。

　　一是神经收集计较是端到端的计较，正在整体计较历程中的许多实质因为其过于广大的界限，人类念弄领略每一步计较的缘起和结果，可以存正在很大的贫乏。这里的意思正在于，对付古板的计较，人们可能按照每一步举办优化，不过神经收集计较策画的大方数据搬运对带宽请求极高，因而古板的冯·诺依曼架构的存储体例可以存正在劣势。

　　▲冯·诺依曼架构对照目前AI计较的神经收集组织，可能看到，冯·诺依曼组织的存储体例将极形势限神经收集计较的成长。

　　二是神经收集计较对付结果、矢量、矩阵如许的低维数据集而言结果不敷高，只要张量这种高维的数据集材干带来更好的并行计较效益，因而需求对张量计较做足够的优化，比方针对稀少矩阵的管束方法等举办优化。

　　▲神经收集计较的实质本来都是矢量，不过矩阵和张量计较结果更高，目前遍及采用张量计较的形式，GPU也有特意的张量计较单位，NPU天然也可能做到。

　　三是神经收集计较也有极少特殊的特点，比方绝大片面计较并不需求高精度，乃至INT4如许的整数举办加乘计较就可能取得合理的结果，只要一幼片面影响最终结果的计较才需求FP16或者BF16如许的高精度。因而怎样运用合理的精度来进步计较结果也是目前神经收集计较需求面临的题目。

　　鉴于上述三点实质，即使要针对神经收集计较做优化，那么肯定避不开针对存储体例、张量计较以及精度职掌和更大批据形式的赞成。

　　NPU是一个DSA（Domain Specific Architecture）化的模块，所谓DSA是指周围专用架构。DSA架构特意为某一类计较举办了策画上的优化，因而针对这一类计较具有极高的计较结果，不过对其他的计较要么结果极低、要么畅快不赞成。相对应的是，咱们熟知的管束器微架构比方Zen 5、Golden Cove是通用计较架构，这类通用计较装备可能计较一齐的使命，但整个到特定周围也许结果并不是太高。目前计较机微架构中，绝对通用化和绝对DSA化的装备都很少，它们并不是排斥的合联，而是按照实践状况举办肯定的成家，比方CPU微架构中的SSE、AVX等，实质上都是通过专用指令集和专用推广单位对通用的CPU微架构举办专用化增强。

　　NPU即使要针对神经收集计较举办增强，正在很大水准上要相符咱们前文提到的神经收集计较的三大特色，而AMD XDNA架构很好地杀青了三项优化。咱们来看看它是怎样做的。

　　先来看宏观架构。XDNA采用的是空间数据流的NPU架构，它宏观上由大方的AI计较单位的平铺阵列构成。每个AI计较单位都包罗了矢量计较模块、标量计较模块和当地数据存储模块。别的，XDNA内部又有存储区块、计较区块和存储区块，都运用似乎Mesh的总线架构彼此相联，并最终相联正在AIE-ML Array Interface上，造成一个完备的NPU单位。多个NPU单位的组合构成了整体NPU。

　　更近一步来看，XDNA中的每个NPU单位都由赞成VLIW以及SIMD的巩固矢量单位构成，并针对机械练习和高级信号管束使用举办了优化。除了计较片面除表，NPU单位还包罗了一个存储模块，被称为DM，此中包罗了64KB的缓存以及2个DMA。这个缓存可能用作存储数据、权重、激活函数和极少系数等。别的，此中包罗的RISC标量管束器还可能赞成差异类型的数据通讯。

　　那么，XDNA这个架构相符之前咱们提到的AI计较的特性吗？分明是相符的。最先，XDNA的内部架构采用了存算一体化的策画，每一个AI计较单位都包罗了计较和存储片面，这就正在很大水准上避免了数据的来回搬运，也避免了诸如GPU如许的部件连续运用集成式总线对数据举办大界限调取的历程，这很大水准上俭约了能源，进步了能效，同时带来了计较结果的擢升。

　　其次，针对矩阵、张量计较较多的特色，XNDA架构正在策画上采用了大方AI计较单位的矩阵，其策画形状即是为张量计较、矩阵计较任事，可谓相得益彰。第三，XDNA架构可能赞成CNN、RNN和LSTM干系的模子，赞成INT8、16、32和BF16形式的数据，赞成细粒度时钟门控手艺以竣工更突出的能效职掌以及多途计较流并发等。这也充盈相符AI计较的集体特点。

　　因而，通过XNDA架构以及相应的NPU，AMD为锐龙管束器带来了专用的AI加快计较性能，正在面临轻量化的AI计较时，AMD锐龙管束器不再需求移用独立显卡或者集成显卡，也不需求运用CPU举办通用化、但低结果的计较，运用NPU就可能直接杀青干系使命，同时还带来了极高的能效，开释了CPU和GPU片面占用，进步了整体管束器的运转结果。

　　除了相应的NPU硬件架构优化除表，AMD正在AI计较方面也会陆续欺骗其CPU和GPU架构的全平台上风，使之和新增的NPU协同，带来了CPU+GPU+NPU三位一体的高结果硬件架构平台。

　　AMD对Ryzen AI平台举办了说明妥协读。对NPU而言，厉重方针是进步AI计较结果。对CPU而言，因为AMD锐龙管束器针对AVX-512 VNNI的赞成卓殊到位，因而可能大幅度加快大方AI事业负载。对GPU而言，借帮于Radeon GPU正在AI方面加快的上风，AMD可认为大方软件供应GPU级其余AI加快。联合NPU、CPU和GPU的特点，AMD Ryzen AI平台可能针对各样差异类型的装备、使用以及景象的AI计较举办加快。

　　基于其CPU+GPU+NPU三位一体的全平台上风，AMD还提出了相合Ryzen AI平台的几大特点，蕴涵机能、太平特点、能效比以及效费比等。为了杀青最好的状况，正在硬件平台AI停当之后，AMD针对Ryzen AI的成长重心正在于扩展财产链生态赞成，从软件和使用层面为AI停当。

　　为了鞭策Ryzen AI平台使用和软件赞成的成长，AMD正在软件平台和生态构修等多方面都博得了光鲜的转机。最先，AMD针对Ryzen AI平台斥地了开源的ONNX Runtime并带来了针对ONNX、TensorFlow、PyTorch三大软件平台的赞成。AMD给出的架构示妄图显示，使用圭臬启动AI干系使用后，通过Quantize和ONNX Runtime就能移用Ryzen AI平台干系硬件运转。通过如许的方法，AMD杀青了软硬件一体的协同运转。

　　别的，AMD也正在斥地端发力来扩大Ryzen AI。AMD针对锐龙产物带来了普遍的企业赞成，蕴涵Adobe、微软、AVID、OBS Studio、Zoom、TOPAZ Labs、AUDACITY等诸多企业和行业软件供应商都针对Ryzen AI平台对旗下的软件举办了优化。更首要的是，AMD还传扬2024岁终前将有领先150个ISV团结伙伴会推出Ryzen AI驱动的使用圭臬或者使用，此中蕴涵热点的Photoshop、Premiere Pro等软件都有诸多使用模块运用了Ryzen AI的干系手艺。

　　处置软硬件一体协同的题目之后，AMD便联袂OEM团结伙伴和生态体例团结伙伴下手为AI PC生态体例注入生气。据AMD先容，从2023年下手推出锐龙AI PC从此，AMD就正在连续结构AI生态体例，目前干系的产物/体例曾经出货数百万套，并正在市集上供应了多样化的PC策画。目前AMD曾经具有了从云到端的完备的AI处置计划，或许周全赞成各样层级的AI才华的陈设，以驱动立异。

　　早正在2024年3月，AMD就通过一场气势巨大的AI PC立异峰会向大师闪现了AMD AI PC的成长势头。当时，雄伟OEM团结伙伴以及100多家生态体例团结伙伴带来了雄厚的AI使用途置计划闪现，这些AI使用计划不但涵盖行业类使用，诸如AI文物修复、工业策画、医学影像、编程、医疗、教化和研究等，还涵盖常见的消费级使用，比方实质创作、办公互帮、游戏文娱等。

　　▲AMD近期推出了全新的锐龙AI 300系列搬动管束器，其采用XDNA 2架构的第三代NPU，AI机能大增。

　　通过AMD正在生态体例上连续连续地设立，目前AMD锐龙AI PC曾经赋能千行百业，针对多种行业、差异周围的AI使用途置计划曾经或即将落地，它们曾经或许运转或者陈设正在AMD锐龙AI PC平台之上，泛泛消费者曾经或许通过它们感应到AI计较带来的魅力。

　　举个例子，目前Adobe Lightroom和Photoshop软件都赞成欺骗Sensei AI和ML手艺来擢升图像编纂体验，赞成镜头混沌、超分、降噪、天空调换等多项AI编纂性能。此中Lightroom镜头混沌用具可为泛泛照片增加景深混沌效益，该效益通过Sensei创造图像的深度图来混沌布景或远景，目前曾经赞成AMD Ryzen AI手艺，也即是说泛泛消费者正在AMD锐龙AI PC上就能体验到如许的AI性能。

　　总的来说，从目前行业成长的状况来看，AMD正在AI PC财产的成长上确凿走正在了业界的前面。无论是NPU的引入依旧Ryzen AI平台以及生态圈的成长都正在帮推AMD正在AI期间为咱们带来更多优异的手艺和产物，让AI离泛泛用户更近，更触手可及。

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