Google Coral NPU مبتنی بر RISC‑V برای Edge AI

7 بازدید

۱۴۰۴-۰۷-۲۷

4 دقیقه

نویسنده: 0x7a657573
درباره نویسنده: من اون دیوونه‌ام که وقتی بورد روشن نمی‌شه، ذوق می‌کنم؛ یعنی یه شب تا صبح قراره با منبع تغذیه و لاجیک آنالایزر عشق کنم! آدما قهوه می‌خورن که بیدار بمونن، ولی من بیدار می‌مونم تا بفهمم این بورد چرا باهام قهر کرده! زندگی من یه لوپ بی‌نهایته بین باگ و دیباگ... با چاشنی یه کم امید و یه عالمه دیوونگی!

گوگل Coral NPU را به‌عنوان یک پلتفرم RISC‑V متن‌باز برای Edge AI همیشه‌فعال معرفی کرد؛ هسته اسکالر، واحد برداری RVV و موتور ماتریسی کم‌مصرف، حدود 512 GOPS ارائه می‌دهند. نخستین پیاده‌سازی سخت‌افزاری در خانواده Synaptics Astra SL2610 است که با ترکیب Torq T1 و Coral NPU تا 1 TOPS توان دارد و برای ابزارهای پوشیدنی، گجت‌های خانگی، صنعتی و IoT مناسب است.

گوگل به‌تازگی Coral NPU را به‌عنوان یک پلتفرم کامل، متن‌باز و مبتنی‌بر RISC‑V برای اجرای همیشگی هوش مصنوعی روی دستگاه‌های کم‌مصرف لبه و پوشیدنی‌ها معرفی کرده است. نخستین خانواده تراشه که Coral NPU را ادغام می‌کند، سری Synaptics Astra SL2610 خواهد بود.

بلوک دیاگرام ساده شده Google Coral NPU

هدف Coral NPU و چرایی متن‌باز بودن

Coral NPU با هدف رفع تکه‌تکه‌بودن نرم‌افزار در شتاب‌دهنده‌های AI سطح ورود طراحی شده است؛ مشکلی که برنامه‌نویسی آن‌ها را دشوار می‌کند. گوگل با متن‌باز کردن NPU و کدهای همراه، امیدوار است این طراحی توسط سازندگان سیلیکون پذیرفته شود، پراکندگی نرم‌افزار در طول زمان کاهش یابد و توسعه‌دهندگان ML محصولات را سریع‌تر به بازار برسانند.

اجزای اصلی Coral NPU

هسته اسکالر: یک هسته سبک RISC‑V قابل برنامه‌نویسی با C برای مدیریت جریان داده به هسته‌های پشتی. مدل ساده run-to-completion برای مصرف انرژی بسیار پایین و انجام وظایف مرسوم CPU استفاده می‌شود.
واحد اجرای برداری: یک هم‌پردازنده SIMD سازگار با RISC‑V Vector (RVV) v1.0.
واحد اجرای ماتریسی: یک موتور MAC ضرب-جمع خارجی کم‌هزینه و کوانتیده، ویژه شتاب‌دهی عملیات شبکه عصبی. این هسته هنوز در دست کار است و همراه با سایر مؤلفه‌ها تا پایان سال در GitHub منتشر می‌شود.

اجزای اصلی Coral NPU

ابزارهای نرم‌افزاری و کارایی پایه

علاوه بر مرجع سخت‌افزاری NPU برای طراحان SoC، گوگل مجموعه ابزار نرم‌افزاری شامل TFLM compiler برای TensorFlow، یک کامپایلر MLIR، شبیه‌ساز و کرنل‌های سفارشی را نیز منتشر می‌کند. طرح پایه، کارایی حدود 512 GOPS را تنها با چند میلی‌وات توان ارائه می‌دهد تا برای دستگاه‌های باتری‌محور مانند لبه، ایرفون‌ها، عینک‌های AR و ساعت‌های هوشمند مناسب باشد. مستندات و ابزارها در سایت Google Developers در دسترس است و جزئیات بیشتر نیز در اطلاعیه رسمی آمده است.

Synaptics SL2610 با Torq و Coral NPU

اولین پیاده‌سازی سخت‌افزاری Coral NPU در محصولات Synaptics سری SL2610 خواهد بود که به‌همراه Torq T1 NPU، جمعاً تا 1 TOPS کارایی AI ارائه می‌دهد؛ یعنی دو برابر کارایی طراحی مرجع گوگل.

بلوک دیاگرام Synaptics-Astra-SL2610

نکات برجسته SL2610

دسته	جزئیات	توضیح/ویژگی تکمیلی
Application cores	Single/Dual Arm Cortex-A55 تا 2.0 GHz	برای پردازش عمومی و سیستم‌عامل
Real-time cores	Arm Cortex-M52 در دامنه Helium SM، 256KB SRAM	زمان‌واقعی و وظایف کم‌مصرف
GPU	اختیاری Arm Mali-G31 3D GPU	پردازش گرافیکی سبک
NPU	Torq + Coral NPU (RISC‑V ML Core)	تا 1 TOPS، پشتیبانی از Transformer
Memory I/F	تا 4GB، 16-bit DDR4/LPDDR4/DDR3L	Inline ECC
Storage I/F	2x xSPI، eMMC 5.1	بوت و ذخیره‌سازی پرسرعت
Display/Camera	MIPI-DSI & CSI	تا 2160p30 و HDR
Audio	3x TDM/I2S (16 کانال)، 8 میکروفون دیجیتال	1x S/PDIF، میوت سخت‌افزاری صوت و دوربین
Networking	تکی/دوگانه GbE RGMII با WoL	1588 PTP، TSN، 802.1 p/q VLAN
USB	2x USB 2.0	اتصالات جانبی
سایر I/O	2x SDIO 3.0، 4x TWSI/I2C، 1x I3C، x UART	5x SPI، 99x GPIO
Analog/Timers	12-bit ADC	تا 12x PWM هوشمند در SM domain
CAN	تکی/دوگانه CAN 2.0 A, B	اینترفیس صنعتی
Security	PSA Level 3 (RoT)، Level 2 (Product)	Secure boot، TRNG، RSA، AWS، SHA، ECC، HASH

SL2611 vs SL2613 vs SL2615 vs SL2617 vs SL2619

مدل‌ها، اکوسیستم نرم‌افزار و کاربردها

پنج عضو سری شامل SL2611، SL2613، SL2615، SL2617 و SL2619 عرضه می‌شود. همه دارای زیرسامانه NPU هستند به‌جز SL2611.
به‌گفته شرکت، پردازنده‌های سری SL سیناپتیکس «AI-Native Linux» و SoCهای Android برای کاربردهای مصرفی، سازمانی و IoT صنعتی هستند که روی شتاب‌دهنده‌های سخت‌افزاری تکیه دارند.
کاربردهای هدف: لوازم خانگی و اتوماسیون منزل، کالای مصرفی، کنترل صنعتی، خرده‌فروشی هوشمند، زیرساخت شارژ، سامانه‌های تشخیص سلامت، بازی‌های سبک، رباتیک و UAV.

جایگاه در سبد Astra و Dev Kit

Synaptics پیش‌تر خانواده‌های Astra برای Edge AI معرفی کرده بود: Astra-SR (Cortex-M55 + Arm Ethos-U55 NPU) و مدل‌های SL1620، SL1640، SL1680 (Cortex-A55 + 7.9 TOPS NPU). سری جدید SL261x راهکاری میان‌رده ارائه می‌دهد.

به صفحه محصول اشاره‌ای به Astra Machina SL2610 Dev Kit مبتنی‌بر SoC مدل SL2619 شده است. این کیت «early access» عمومی‌سازی محدودی دارد و بر پایه طراحی SoM + carrier (برد توسعه) با Wi‑Fi و Bluetooth، I/Oهای قابل‌برنامه‌ریزی و رابط‌های دیباگ است و توزیع Yocto Linux را اجرا می‌کند. همچنین یک کامپایلر جداگانه برای Torq NPU وجود دارد.

کیت توسعه Astra Machina SL2610

زمان‌بندی عرضه

سری Synaptics Astra SL2610 اکنون در مرحله نمونه‌سازی است و عرضه عمومی برای Q2 2026 برنامه‌ریزی شده. جزئیات بیشتر در بیانیه خبری شرکت آمده است.

تفسیر کوتاه کارایی

قطعه	کارایی اعلامی	مصرف/هدف
Coral NPU (طرح مرجع)	≈ 512 GOPS	چند میلی‌وات؛ پوشیدنی‌ها و دستگاه‌های باتری‌محور
Synaptics SL2610 (Torq + Coral)	تا 1 TOPS	دو برابر مرجع؛ مناسب بارهای Transformer روی لبه