为什么我们要创造安全关键型的汽车GPU加速器驱动程序?

作者:BENNY HAR-EVEN

正如今年初我们在CES 2020展览会上看到的,当谈及到汽车时我们将迎接未来新的发展。即使在入门级别的汽车上,集成复杂图形功能的高分辨率大型显示屏将成为标准配置。无论是类似单个大型平板的设备还是超宽的显示屏,屏幕都将在下一代汽车中占据主导地位,为了吸引消费者注意力以及帮助车企将自己的汽车与竞争对手区分开来,制造商需要这些集成多功能且极具视觉吸引力的3D显示屏——当然这就需要高性能低功耗的GPU产品。

CES 2020展览会上超宽的汽车显示屏原型
CES 2020展览会上超宽的汽车显示屏原型

然而,要制造一款现代化的汽车,那么系统的所有部分都需要根据相应的法规、安全和质量标准进行考虑和设计,汽车行业的标准是ISO 26262。除了硬件本身,还包括软件,从工具框架供应商和操作系统到APIs(应用接口)以及与硬件通信的驱动程序。

为了达到这一标准,所有电子部件都必须是“功能安全”的,在这些设计和构造中没有任何可能由于故障而导致危险的东西。在汽车行业术语中,这意味着如果一个电子系统发生故障,汽车可以立即以安全的方式停止或者以故障安全模式运行,这样还可以安全的行驶到某个地方进行修理。ISO 26262标准包含四个汽车安全完整性等级(ASILs),ASIL A是最低等级,ASIL D则是最高安全等级。

在当今的汽车中,3D像素被广泛应用到刻度盘、仪表盘以及摄像头中。举个例子,在环绕视图中3D效果起着关键的作用,我们会越来越依赖这个功能实现安全停车。因此它不能出现故障,否则会造成安全风险。虽然GPU已经成为功能安全控制器的组成部分,但是还没有一款GPU是专门针对功能安全而设计的。显示屏中对安全至关重要的部分,比如速度仪表盘、燃油液位指示器以及高级驾驶辅助系统(ADAS)警示灯,这些已经交由功能安全CPU来处理了。然而当涉及到3D图形功能时,CPU的能力要比GPU低一个数量级,这会大大限制仪表盘设计者的能力。

介绍首款安全关键型的高性能GPU驱动程序

为此,Imagination公司一直致力于通过创建功能安全的图形系统所需组件来解决这些问题,今年底我们将发布完整的功能安全且兼容ASIL B标准的GPU产品,为了阻止永久以及瞬态的故障产生,与此同时通过与更广泛的汽车厂商协商更多的安全应用案例也将被整合在一起。

Imagination自豪的宣布发布首款开创性的安全关键型的GPU软件驱动程序,下面我们展示了一个基于此构建的应用案例。

在这个视频中我们展示了Imagination OpenGL® SC™ 2.0 API软件驱动的开发,采用的是汽车级的器件,集成了我们的GPU(目前应用在数百万辆生产的汽车系统中)。该驱动程序是独立开发,符合ISO 26262:2018的标准要求。

OpenGL SC是OpenGL ES2.0的一个安全关键型组件,通过精简删除了API调用,否则可能会无法获得ISO 26262标准认证。OpenGL ES2.0的安全关键配置文件被设计为是确定性的和可测试的。或者用外行人的话来说就是忽略那些可能返回不确定性的以及不安全的调用。因此OpenGL SC是高度可靠的,让系统制造商能够利用现代GPU的性能来创建广大消费者在下一代汽车系统中期望的3D图形界面。

此外,将演示应用案例从OpenGL ES 2.0移植到OpenGL SC也非常的简单,只用了几天的时间就完成了,这证明了该功能安全的3D图形API易于使用并且不会限制可视化的效果。

在视频30秒的地方我们看到安全关键型的代码在执行,我们的PowerVR Tune调试工具在后台运行,就像使用传统的OpenGL ES编写代码一样,在视频的54秒处我们可以看到纹理表盘背后的3D网格。

为什么我们要创造安全关键型的汽车GPU加速器驱动程序?

推动行业向前发展

有了这个驱动程序我们证明了采用安全关键型的API并不会妨碍创建外观漂亮的3D界面。我们正在与应用框架公司展开密切合作,比如Rightware、Candera,OS(操作系统)公司(比如Greenhill和QNX)。

我们接下来的步骤将是采用我们安全关键型的GPU负责ADAS系统的计算型应用。虽然目前我们的OpenGL SC驱动支持图形显示,但我们也在将其应用到更碎片化的计算型应用领域,目前这些方面还没有明确的API可以使用。通过与合作伙伴以及行业机构(比如Khronos)的协同工作,我们正在推出更多符合行业标准的安全关键型的计算应用API。

当然如果你想同时运行一个采用安全关键型API构建的应用以及一个未采用安全关键型API构建的应用,那么你也是可以在单个GPU上实现的,这要感谢HyperLane技术,该技术已经集成到每一款A-Series GPU产品中。HyperLane技术提供了完全硬件隔离的控制通道,因此在同一个GPU上可以同时运行多个虚拟操作系统,而不会有任何功能安全的风险。

安全至上;未来的关键

随着我们安全关键型驱动程序的发布,我们使汽车行业安全关键型的3D应用变为现实,正如我们在移动图形领域做的那样,我们将继续在嵌入式图形应用领域(比如数字仪表盘、刻度盘、仪表集群、驾驶舱域控制器、环视显示器、车载信息娱乐设施等)保持领先和创新,我们正在迎接汽车行业的未来,而Imagination公司一直坚定的推动着这一切。

原文链接:https://www.imgtec.com/blog/why-weve-created-an-sc-driver/

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