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| デザイナー | クアルコム |
|---|---|
| ビット | 32 ビット、64 ビット |
| 紹介された | 2006年（QDSP6） |
| デザイン | 4ウェイマルチスレッドVLIW |
| タイプ | ロード-ストア |
| エンコーディング | 命令ごとに4バイト固定、VLIWマルチ命令では最大4命令 |
| 開ける | 独自 |
| レジスター | |
| 汎用 | 32ビットGPR: 32、64ビットとペアにできる[1] |
ヘキサゴンは、クアルコムのデジタル信号プロセッサ（DSP）およびニューラルプロセッシングユニット（NPU）製品ファミリーのブランド名です。[2]ヘキサゴンは「第6世代デジタル信号プロセッサ」の略であるQDSP6としても知られています。クアルコムによると、ヘキサゴンアーキテクチャは、さまざまなアプリケーションで低消費電力でパフォーマンスを発揮するように設計されています。[3] [4]
Hexagon の各バージョンには、命令セットとマイクロアーキテクチャがあります。これら 2 つの機能は密接に関連しています。
Hexagon は、スマートフォン、自動車、ウェアラブル デバイス、その他のモバイル デバイスなどのQualcomm Snapdragonチップに使用されているほか、携帯電話ネットワークのコンポーネントにも使用されています。
命令セットアーキテクチャ
コンピュータ デバイスには、最も低レベルで原始的な言語である命令セットがあります。一般的な命令には、2 つの数値を加算、乗算、またはその他の方法で結合する命令や、プロセッサに次の命令のためにメモリ内のどこを探すかを指示する命令などがあります。命令には他にもさまざまな種類があります。
コンピュータ プログラムをデバイスが理解して実行できる命令のストリーム (ビット ストリーム) に変換するアセンブラとコンパイラ。命令ストリームの実行中、システム機能の整合性は命令特権レベルの使用によってサポートされます。特権命令は、メモリを含むデバイス内のより多くのリソースにアクセスできます。Hexagon は特権レベルをサポートしています。
もともと、Hexagon命令は整数を演算し、浮動小数点数は演算しませんでしたが[5]、v5では浮動小数点数のサポートが追加されました。[6]
命令の実行を処理する処理装置は、毎クロックで最大4つの命令（パケット）を4つの実行ユニットに順番にディスパッチすることができる。[7] [8]
マイクロアーキテクチャ
マイクロアーキテクチャとは、デバイスが命令を実行できるようにするチップまたはチップコンポーネントの物理構造です。特定の命令セットは、さまざまなマイクロアーキテクチャによって実装できます。Hexagon デバイスのバス (データ転送チャネル) は 32 ビット幅です。つまり、32 ビットのデータを 1 つのステップでチップの 1 つの部分から別の部分に移動できます。Hexagon マイクロアーキテクチャはマルチスレッドです。[4]つまり、複数の命令ストリームを同時に処理できるため、データ処理速度が向上します。Hexagon は非常に長い命令ワードをサポートしています。[9] [10]これは、 4 つの命令をグループ化したもので、「並列」に実行できます。並列実行とは、1 つの命令が完了する前に次の命令を開始することなく、複数の命令を同時に実行できることを意味します。Hexagon マイクロアーキテクチャは、単一命令複数データ操作をサポートしています。[11]つまり、Hexagon デバイスが命令を受信すると、複数のデータに対して同時に操作を実行できます。
2012年の推定によると、クアルコムは2011年にシステムオンチップ（SoC）内に12億個のDSPコア（SoCあたり平均2.3個のDSPコア）を出荷し、2012年には15億個のコアが計画されており、QDSP6は最も出荷されたDSPアーキテクチャとなっている[12]（CEVAは2011年に約10億個のDSPコアを出荷し、IPライセンス可能なDSP市場の90%を占めている[13]）。
Hexagon アーキテクチャは、さまざまなアプリケーションで低消費電力でパフォーマンスを発揮するように設計されています。ハードウェア支援 マルチスレッド、特権レベル、超長命令語 (VLIW)、単一命令複数データ (SIMD)、[14] [15] 、効率的な信号処理向けの命令などの機能があります。ハードウェア マルチスレッドはバレル テンポラル マルチスレッドとして実装されています。スレッドはサイクルごとにラウンドロビン方式で切り替えられるため、V5 より前のバージョンでは、600 MHz の物理コアは 3 つの論理 200 MHz コアとして提供されています。[16] [17] Hexagon V5 では、L2 ミス、割り込み待機、または特別な命令でスレッドを切り替える動的マルチスレッド (DMT) に切り替えられました。[17] [18]
2013年のHot Chipsで、QualcommはHexagon 680 DSPの詳細を発表しました。QualcommはHexagon Vector Extensions (HVX)を発表しました。HVXは、高度な画像処理やコンピュータビジョンの重要な計算ワークロードをCPUではなくDSPで処理できるように設計されています。[19] 2015年3月、QualcommはCPU、GPU、Hexagon DSPを使用してAIアクセラレーションを可能にするSnapdragon Neural Processing Engine SDKを発表しました。[20]
QualcommのSnapdragon 855には、 AIアクセラレーション用のHexagon 690 DSPとHexagon Tensor Accelerator (HTA)を含む第4世代オンデバイスAIエンジンが搭載されています。[21] Snapdragon 865には、1秒あたり15兆回の演算 (TOPS) が可能なHexagon 698 DSPをベースにした第5世代オンデバイスAIエンジンが搭載されています。[22] Snapdragon 888には、26 TOPSが可能なHexagon 780 DSPをベースにした第6世代オンデバイスAIエンジンが搭載されています。 [23] Snapdragon 8には、52 TOPS、場合によっては最大104 TOPSが可能なHexagon DSPをベースにした第7世代オンデバイスAIエンジンが搭載されています。[24]
ソフトウェアサポート
オペレーティングシステム
LinuxのHexagonへの移植はハイパーバイザー層（「Hexagon仮想マシン」[25]）の下で実行され、カーネルの3.2リリースに統合されました。 [ 26] [27]オリジナルのハイパーバイザーはクローズドソースであり、2013年4月にQDSP6 V2およびV3用の最小限のオープンソースハイパーバイザー実装である「Hexagon MiniVM」がBSDスタイルのライセンスの下でQualcommによってリリースされました。[28] [29]
コンパイラ
Hexagonのサポートは、Tony LinthicumによってLLVMの3.1リリースで追加されました。 [30] Hexagon/HVX V66 ISAのサポートは、 LLVMの8.0.0リリースで追加されました。[31]また、 FSFが管理していないGCCとbinutilsのブランチもあります。[32]
SIPブロックの採用
Qualcomm Hexagon DSPは、2006年からQualcomm Snapdragon SoCで利用可能となっている。[33] [34] Snapdragon S4（MSM8960以降）には3つのQDSPコアがあり、モデムサブシステムに2つ、マルチメディアサブシステムに1つのHexagonコアがある。モデムコアはQualcommのみがプログラムし、マルチメディアコアのみがユーザーによるプログラムが許可されている。
これらは、FSM98xx、FSM99xx、FSM90xxなど、クアルコムの一部のフェムトセルプロセッサにも使用されています。 [35]
サードパーティ統合
2016年3月、半導体企業コネクサントのAudioSmartオーディオ処理ソフトウェアがクアルコムのHexagonに統合されることが発表された。[36]
2018年5月、wolfSSLはQualcomm Hexagonの使用をサポートしました。[37]これはDSP上でwolfSSL暗号操作を実行するためのサポートです。暗号操作の使用に加えて、特殊な操作負荷管理ライブラリが後に追加されました。
バージョン
QDSP6アーキテクチャには、V1（2006年）、V2（2007〜2008年）、V3（2009年）、V4（2010〜2011年）、QDSP6 V5（2013年、Snapdragon 800 [38]）、QDSP6 V6（2016年、Snapdragon 820）の6つのバージョンがリリースされています。[34] V4は、500MHzで動作し、1ミリワットあたり20DMIPSです。[33] [34] Hexagonのクロック速度は、QDSP6では400〜2000MHz、前世代のアーキテクチャであるQDSP5では256〜350MHzです。[39]
Snapdragon製品での利用可能性
最新の Qualcomm SoC では、Hexagon (QDSP6) コアと pre-Hexagon (QDSP5) コアの両方が使用されていますが、QDSP5 は主にローエンド製品で使用されています。モデム QDSP (多くの場合、pre-Hexagon) は表に示されていません。
QDSP5 の使用法:
QDSP6 (六角形) の使用法:
ハードウェアコーデックをサポート
Snapdragon SoC でサポートされているさまざまなビデオ コーデック。
D - デコード; E - エンコード
FHD = フルHD = 1080p = 1920x1080ピクセル
HD = 720p（1366x768ピクセルまたは1280x720ピクセル）
Snapdragon 200シリーズ
Snapdragon 200 シリーズでサポートされているさまざまなビデオ コーデック。
Snapdragon 400シリーズ
Snapdragon 400 シリーズでサポートされているさまざまなビデオ コーデック。
Snapdragon 600シリーズ
Snapdragon 600 シリーズでサポートされているさまざまなビデオ コーデック。
Snapdragon 700シリーズ
Snapdragon 700 シリーズでサポートされているさまざまなビデオ コーデック。
Snapdragon 800シリーズ
Snapdragon 800 シリーズでサポートされているさまざまなビデオ コーデック。
コードサンプル
これはFFTの内部ループからの単一の命令パケットである: [8] [18]
{ R17:16 = MEMD(R0++M1)
MEMD(R6++M1) = R25:24
R20 = CMPY(R20, R8):<<1:rnd:sat
R11:10 = VADDH(R11:10、R13:12)
}:ループ終了0
Qualcomm によれば、このパケットは 29 の従来の RISC 演算に相当し、ベクトル加算 (4x16 ビット)、複素乗算、ハードウェア ループ サポートが含まれます。パケットのすべての命令は同じサイクルで実行されます。
参照
- クアルコム スナップドラゴン
- Qualcomm Snapdragon プロセッサのリスト
- エヌビディア
- エヌビディア
- テキサスインスツルメンツ TMS320
- CEVA株式会社
- スーパーハーバードアーキテクチャシングルチップコンピュータ
- デジタル信号処理
- 暗号化
- 命令セットアーキテクチャ
- マイクロアーキテクチャ
- 非常に長い命令語
- SIMD
- マルチスレッド
- システムオンチップ
- ハイパーバイザー
- コーデック
- 高速フーリエ変換
- 携帯電話ネットワーク
- コネクサント
参考文献
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外部リンク
- Qualcomm の Hexagon ホームページ
- 今後の DSP アーキテクチャ、Arnd Bergmann // LWN
- Qualcomm の QDSP アクセス プログラムの紹介 // Qualcomm、2011
- Qualcomm Hexagon DSP: モバイル マルチメディアおよび通信向けに最適化されたアーキテクチャ // Lucian Codrescu (Qualcomm)、Hot Chips 25、カリフォルニア州パロアルト、2013 年 8 月。
- Qualcomm が Hexagon DSP を拡張: Hexagon v5 に浮動小数点演算と動的マルチスレッド機能を追加 // Linley Gwennap、Microprocessor Report、2013 年 8 月。