Hexagonは、 Qualcommのデジタル信号プロセッサ（DSP）および後にニューラル処理ユニット（NPU）製品ファミリーのブランド名です。[ 2 ] Hexagonは、QDSP6としても知られており、「第6世代デジタル信号プロセッサ」を意味します。Qualcommによると、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。[ 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備わっています。これら2つの要素は密接に関連しています。
ヘキサゴンは、例えばスマートフォン、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に搭載されているクアルコムのSnapdragonチップに使用されており、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
コンピュータ装置には命令セットと呼ばれる、最も基本的で原始的な言語があります。一般的な命令としては、2つの数値を加算、乗算、またはその他の方法で組み合わせる命令や、プロセッサがメモリ内の次の命令を探す場所を指示する命令などがあります。命令には他にも多くの種類があります。
アセンブラとコンパイラは、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）に変換します。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維持されます。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。
元々、Hexagonの命令は整数には対応していましたが、浮動小数点数には対応していませんでした[ 5 ]。しかし、v5で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ユニットは、クロックごとに最大 4 つの命令 (パケット) を 4 つの実行ユニットに順序通りにディスパッチすることができます。[ 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的な構造のことです。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で実装できます。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ある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 ]。これは、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することを意味します。Hexagon は、非常に長い命令ワード[ 9 ] [ 10 ]をサポートしています。これは、並列に実行できる 4 つの命令のグループです。並列実行とは、1 つの命令が完了するまで次の命令を開始できないように、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おり[ 11 ] 、これはHexagonデバイスが命令を受け取ると、同時に複数のデータに対して操作を実行できることを意味します。
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コアを出荷し（SoCあたり平均2.3個のDSPコア）、2012年には15億個のコアを計画しており、QDSP6は最も出荷されたDSPアーキテクチャとなった[ 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%を占めた[ 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 ]、効率的な信号処理を目的とした命令などの機能を備えています。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おり、各サイクルでスレッドがラウンドロビン方式で切り替えられるため、V5以前の600MHzの物理コアは3つの論理200MHzコアとして表現されます。[ 16 ] [ 17 ] Hexagon V5は、L2ミス、割り込み待機、または特殊命令でスレッドを切り替える動的マルチスレッド（DMT）に切り替わりました。[ 17 ] [ 18 ]
Hot Chips 2013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を高速化できる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 世代のデバイス内 AI エンジンが搭載されています。[ 21 ] Snapdragon 865には、毎秒 15 兆回の演算 (TOPS) が可能な Hexagon 698 DSP に基づく第 5 世代のデバイス内 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 に基づく第 6 世代のデバイス内 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 に基づく第 7 世代のデバイス内 AI エンジンが搭載されています。[ 24 ]
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に搭載）[ 38 ]、QDSP6 V6（2016年、Snapdragon 820に搭載）[ 34 ]の6つのバージョンがリリースされています。V4は、500MHzで動作し、1ミリワットあたり20DMIPSの性能を持っています 。[ 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と変化する。[ 39 ]
Snapdragon製品で利用可能です
最新のQualcomm製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に採用されています。モデムQDSP（多くはpre-Hexagon）は表には記載されていません。
QDSP5 の使用方法:
QDSP6 (Hexagon) の使用方法:
ハードウェアコーデック対応
Snapdragon SoCがサポートす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シリーズがサポートするさまざまなビデオコーデック。
Snapdragon 400シリーズ
Snapdragon 400シリーズがサポートするさまざまなビデオコーデック。
Snapdragon 600シリーズ
Snapdragon 600シリーズがサポートするさまざまなビデオコーデック。
Snapdragon 700シリーズ
Snapdragon 700シリーズがサポートするさまざまなビデオコーデック。
Snapdragon 800シリーズ
Snapdragon 800シリーズがサポートす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の内側ループからの単一の命令パケットです: [ 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) }:endloop0 クアルコム社によれば、このパケットは29個の古典的なRISC演算に相当するとのことです。これには、ベクトル加算（16ビット×4）、複素数乗算、およびハードウェアループのサポートが含まれます。パケット内のすべての命令は、同じサイクルで実行されます。
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外部リンク
- クアルコムのヘキサゴンホームページ
- 今後のDSPアーキテクチャ、Arnd Bergmann // LWN
- クアルコムのQDSPアクセスプログラムの概要// クアルコム、2011年
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- クアルコムが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// リンリー・グウェナップ、マイクロプロセッサレポート、2013年8月。
