DE102020127508B4 - Pose tracking of objects in hand - Google Patents

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Abstract

Computerimplementiertes Verfahren, umfassend:Erhalten (1302) einer Berührungssensorinformation von einem Roboterglied (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633), das ein Objekt in der realen Welt manipuliert;Erzeugen (1304) einer Vielzahl von Simulationen des Roboterglieds (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633), das das Objekt manipuliert, wobei die einzelnen Simulationen unterschiedliche Posen für das Objekt aufweisen;Bestimmen (1308) einer Vielzahl von Kosten, wobei jede Kosten der Vielzahl von Kosten einer jeweiligen Simulation der Vielzahl von Simulationen entspricht und jede Kosten der Vielzahl von Kosten mindestens teilweise auf Unterschieden zwischen der Berührungssensorinformation und einer simulierten Berührungssensorinformation basiert, die durch die jeweilige Simulation der Vielzahl von Simulationen erzeugt wird;Identifizieren (1310) einer einzelnen Simulation der Vielzahl von Simulationen mindestens teilweise basierend auf den Kosten;Bestimmen (1312) einer Pose des Objekts in der realen Welt, basierend mindestens teilweise auf einer Pose des Objekts in der identifizierten individuellen Simulation; undBereitstellen der Pose des Objekts an ein Robotersteuerungssystem (702), das einen Roboter steuert, um eine Aufgabe auszuführen, die mindestens teilweise auf der Pose des Objekts basiert.A computer-implemented method comprising:obtaining (1302) touch sensor information from a robotic member (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633) manipulating an object in the real world;generating (1304) a plurality of simulations of the robotic member (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633) manipulating the object, each simulation having different poses for the object; determining (1308) a plurality of costs, each cost of the plurality of corresponds to a cost of a respective simulation of the plurality of simulations and each cost of the plurality of costs is based at least in part on differences between the touch-sensor information and simulated touch-sensor information generated by the respective simulation of the plurality of simulations;identifying (1310) a single simulation of the plurality of simulations based at least in part on the cost;determining (1312) a pose of the object in the real world based at least in part on a pose of the object in the identified individual simulation; and providing the pose of the object to a robotic control system (702) that controls a robot to perform a task based at least in part on the pose of the object.

Description

Technischer BereichTechnical part

Mindestens ein Ausführungsbeispiel betrifft das Trainieren und Simulieren von Robotern zum Ausführen und Erleichtern von Aufgaben. Zum Beispiel bezieht sich mindestens ein Ausführungsbeispiel auf das Trainieren und Simulieren von Robotern, die künstliche Intelligenz verwenden, gemäß verschiedenen hier beschriebenen neuen Techniken.At least one embodiment relates to training and simulating robots to perform and facilitate tasks. For example, at least one embodiment relates to training and simulating robots that use artificial intelligence according to various emerging techniques described herein.

Hintergrundbackground

Das Trainieren und Simulieren von Robotern für eine genaue Ausführung von Aufgaben kann erhebliche Speicher-, Zeit- oder Rechenressourcen beanspruchen. Das Trainieren eines Robotersteuerungssystems zur Verfolgung der Pose eines Objekts, das von einer Roboterhand gehalten und manipuliert wird, ist eine Herausforderung für visionsbasierte Systeme zur Verfolgung der Pose eines Objekts, da das Objekt stark verdeckt ist, während die Roboterhand es hält. Eine solche Verdeckung reduziert die Datenmenge, die bei der Bestimmung der Bewegungen, die ein Roboter ausführen soll, verwendet werden kann, wodurch das Risiko entsteht, dass die jeweilige Aufgabe falsch und/oder ineffizient ausgeführt wird und dabei möglicherweise das Objekt oder andere Objekte in der Umgebung beschädigt werden. Eine solche Verfolgung ist besonders komplex, da Objekte während des Prozesses manchmal verrutschen oder sich anderweitig bewegen, wodurch Änderungen in der Ausrichtung des Objekts entstehen, die unentdeckt bleiben und daher nicht berücksichtigt werden. Die Menge an Speicher, Zeit oder Rechenressourcen, die für das genaue Training und die Simulation von Robotern verwendet wird, kann verbessert werden.Training and simulating robots to perform tasks accurately can consume significant memory, time, or computational resources. Training a robot control system to track the pose of an object held and manipulated by a robotic hand is a challenge for vision-based systems for tracking an object's pose, since the object is heavily obscured while the robotic hand is holding it. Such occlusion reduces the amount of data that can be used in determining the movements a robot should perform, creating the risk that the task at hand will be performed incorrectly and/or inefficiently, potentially damaging the object or other objects in the environment will be damaged. Such tracking is particularly complex because objects sometimes slip or otherwise move during the process, resulting in changes in the object's orientation that go undetected and therefore not accounted for. The amount of memory, time, or computational resources used to accurately train and simulate robots can be improved.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Pose eines Objekts zu verfolgen, das von einer Roboterhand gehalten und manipuliert wird. Diese Aufgabe wird von dem Gegenstand des computerimplementierten Verfahrens nach Anspruch 1, dem System nach Anspruch 9 und dem computerlesbaren Medium nach Anspruch 17 gelöst.With this in mind, it is an object of the present invention to track the pose of an object being held and manipulated by a robotic hand. This object is solved by the subject matter of the computer-implemented method of claim 1, the system of claim 9, and the computer-readable medium of claim 17.

Druckschrift DE 10 2020 124 285 A1 offenbart eine visionsbasierte Teleoperation eines beweglichen Robotersystems. Ein menschlicher Bediener steuert einen Roboterarm und einen Robotergreifer, indem er einen Satz gewünschter Bewegungen mit der menschlichen Hand simuliert. In mindestens einem Beispiel werden ein oder mehrere Bilder der Hand des Bedieners aufgenommen und analysiert, um einen Satz von Handposen zu bestimmen. In mindestens einem Beispiel wird der Satz der Handposen in einen entsprechenden Satz von Robotergreifer-Posen übersetzt. In mindestens einem Beispiel wird ein Satz von Bewegungen bestimmt, die den Satz von Robotergreifer-Posen ausführen, und der Roboter wird angewiesen, den Satz von Bewegungen auszuführen.pamphlet DE 10 2020 124 285 A1 discloses a vision-based teleoperation of a mobile robotic system. A human operator controls a robotic arm and robotic gripper by simulating a set of desired motions with the human hand. In at least one example, one or more images of the operator's hand are captured and analyzed to determine a set of hand poses. In at least one example, the set of hand poses is translated into a corresponding set of robot gripper poses. In at least one example, a set of motions that perform the set of robot gripper poses is determined and the robot is instructed to perform the set of motions.

Druckschrift DE 11 2019 001 507 T5 offenbart Techniken zum Steuern eines Roboterkommissionierarms unter Verwendung geschätzter Dichtungsqualitätsmetriken. Eine Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten eines Artikels unter Verwendung einer Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms, basierend auf aufgenommenen Bildern von dem Artikel und einem n-dimensionalen Oberflächenmodell des Artikels werden bestimmt. Eine erwartete Dichtungsqualitätsmetrik für einen ersten der möglichen Kontaktpunkte durch Verarbeiten des n-dimensionalen Oberflächenmodells des Artikels und der physischen Eigenschaften der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms werden bestimmt. Basierend auf der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik können Beispiele bestimmen, ob der Artikel durch Halten des Artikels an dem ersten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms aus dem Vorratsgefäß aufgenommen werden soll.pamphlet DE 11 2019 001 507 T5 discloses techniques for controlling a robotic picking arm using estimated seal quality metrics. A plurality of possible contact points for holding an item using a suction device of the robotic picking arm based on captured images of the item and an n-dimensional surface model of the item are determined. An expected seal quality metric for a first of the possible contact points is determined by processing the n-dimensional surface model of the article and the physical properties of the robotic picking arm's suction device. Based on the expected seal quality metric, examples may determine whether to pick the item from the storage bin by holding the item at the first possible contact point using the suction device of the robotic picking arm.

Druckschrift DE 10 2016 009 030 B4 offenbart eine Vorrichtung für maschinelles Lernen, die einen Arbeitsvorgang eines Roboters zum Aufnehmen, durch eine Handeinheit, eines beliebigen von mehreren Werkstücken lernt, die in einer willkürlichen Weise abgelegt sind, die einen lose aufgeschütteten Zustand umfasst, und die umfasst: eine Zustandsvariablen-Beobachtungseinheit, die eine Zustandsvariable beobachtet, die einen Zustand des Roboters darstellt und die von einer dreidimensionalen Messvorrichtung, die eine dreidimensionale Abbildung für jedes Werkstück abruft, ausgegebene Daten umfasst, eine Arbeitsergebnis-Abrufeinheit, die ein Ergebnis eines Aufnahmevorgangs des Roboters zum Aufnehmen des Werkstücks durch die Handeinheit abruft, und eine Lerneinheit, die, im Zusammenhang mit der Zustandsvariablen des Roboters und dem Ergebnis des Aufnahmevorgangs, wenn die Ausgabe von der Zustandsvariablen-Beobachtungseinheit und die Ausgabe von der Arbeitsvorgangsergebnis-Abrufeinheit empfangen wird, eine Stellgröße lernt, die Befehlsdaten umfasst, um den Roboter anzuweisen, den Aufnahmevorgang des Werkstücks auszuführen.pamphlet DE 10 2016 009 030 B4 discloses a machine learning apparatus that learns an operation of a robot for picking up, through a hand-held unit, any one of a plurality of workpieces laid down in an arbitrary manner including a loosely heaped state, and comprising: a state variable observer, that observes a state variable that represents a state of the robot and that includes data output from a three-dimensional measuring device that retrieves a three-dimensional image for each workpiece, a work result retrieval unit that receives a result of a pick-up operation of the robot to pick up the workpiece by the hand unit and a learning unit which, in connection with the state variable of the robot and the result of the pickup operation, when receiving the output from the state variable observing unit and the output from the operation result retrieving unit, a Learns the manipulated variable, which includes command data for instructing the robot to carry out the picking operation of the workpiece.

Druckschrift DE 10 2013 113 459 B4 offenbart eine intuitive Greifsteuerung für einen mehrachsigen Robotergreifer. Der Greifer, der eine sensorische Matrix aufweist, die mehrere Sensoren enthält, führt ausgewählte Greifposen mit Bezug auf eine Komponente in dem entsprechenden Verfahren aus, um dadurch die Komponente in Ansprechen auf ein Greifbefehlssignal von dem Controller zu ergreifen. Der Controller weist einen berührungsempfindlichen Bildschirm oder eine andere interaktive graphische Benutzerschnittstelle (GUI) auf, welche ein Bewegungsablaufsignal in Ansprechen auf eine Eingabe von einem Benutzer erzeugt. Sensorische Abbilder stellen kalibrierte Grenzwerte für die gewählte Greifpose für jeden Sensor bereit, der in der sensorischen Matrix enthalten ist. Der Controller überträgt das Greifbefehlssignal in Ansprechen auf den Empfang des Bewegungsablaufsignals von der GUI an den Greifer. Die GUI kann ein Rad mit Bewegungsabläufen mit Symbolen anzeigen, das eine Nabe, welche einer neutralen Pose des Robotergreifers entspricht, und Symbole umfasst, die Greifposen entsprechen und um einen Umfang des Rads mit Bewegungsabläufen herum angeordnet sind.pamphlet DE 10 2013 113 459 B4 discloses an intuitive gripper control for a multi-axis robotic gripper. The gripper, which has a sensory matrix containing a plurality of sensors, performs selected gripping poses with respect to a component in the appropriate method to thereby grip the component in response to a grip command signal from the controller. The controller includes a touch-sensitive screen or other interactive graphical user interface (GUI) that generates a trajectory signal in response to input from a user. Sensory maps provide calibrated thresholds for the chosen grasping pose for each sensor included in the sensory matrix. The controller transmits the grip command signal to the gripper in response to receiving the trajectory signal from the GUI. The GUI may display a trajectory wheel with icons including a hub corresponding to a neutral pose of the robot gripper and icons corresponding to gripping poses arranged around a perimeter of the trajectory wheel.

Druckschrift DE 60 2005 006 126 T2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Offline-Programmierung von mehreren interagierenden Robotern. Ein System zur Offline-Programmierung von mehreren interagierenden Robotern umfasst beispielsweise einen Computer zur Offline-Programmierung und Überprüfung von Programmcodes für mehrere interagierende Roboter und eine Robotersteuerung, die mit dem Computer verbunden ist, um einen Download von mindestens einem der Programmcodes zur Ausführung zu empfangen. Mehrere interagierende Roboter können von der Robotersteuerung gesteuert werden.pamphlet DE 60 2005 006 126 T2 discloses a method and apparatus for off-line programming of multiple interacting robots. For example, a system for offline programming of multiple interacting robots includes a computer for offline programming and verification of program code for multiple interacting robots and a robot controller connected to the computer to receive a download of at least one of the program codes for execution. Multiple interacting robots can be controlled by the robot controller.

Druckschrift EP 3 771 522 A1 offenbart ein Verfahren und ein Manipulationssystem zum Manipulieren eines Objekts durch einen Roboter mit Vektorfeldern.pamphlet EP 3 771 522 A1 discloses a method and manipulation system for manipulating an object by a robot with vector fields.

Druckschrift US 9,321,176 B1 offenbart Systeme und Verfahren zur Planung eines Robotergriffs auf der Grundlage eines demonstrierten Griffs. In einem Besipiel umfasst die Planung eines Robotergriffs an einem Objekt die Bestimmung eines Greiftyps, der von einem Menschen zum Greifen des Objekts verwendet werden würde, die Bestimmung einer Position und Orientierung des Daumens des Menschen relativ zum Objekt und die Planung des Robotergriffs auf der Grundlage des bestimmten Greiftyps und der Daumenposition und - orientierung.pamphlet US 9,321,176 B1 discloses systems and methods for designing a robotic grip based on a demonstrated grip. In one example, planning a robotic grip on an object involves determining a grip type that would be used by a human to grasp the object, determining a position and orientation of the human's thumb relative to the object, and planning the robotic grip based on the specific grip type and thumb position and orientation.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt Beispiele für Teleoperationen für verschiedene Aufgaben, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 1 Figure 12 shows examples of teleoperations for various tasks, according to at least one embodiment;
  • 2 zeigt ein Beispiel für einen Roboter mit Berührungssensoren, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 2 12 shows an example of a robot with touch sensors, according to at least one embodiment;
  • 3 zeigt ein Beispiel für ein System, das Objekte in Echtzeit verfolgt, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 3 Figure 12 shows an example of a system that tracks objects in real time, in accordance with at least one embodiment;
  • 4 zeigt ein Beispiel für das Abschätzen einer Handpose, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 4 Figure 12 shows an example of estimating a hand pose, according to at least one embodiment;
  • 5 zeigt ein Beispiel für eine Pose einer menschlichen Hand und einen Robotergreifer, der eine entsprechende Pose ausführt, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 5 12 shows an example of a pose of a human hand and a robotic gripper performing a corresponding pose, according to at least one embodiment;
  • 6 zeigt ein Beispiel für Posen einer menschlichen Hand und entsprechende Posen eines Robotergreifers, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 6 12 shows an example of poses of a human hand and corresponding poses of a robot gripper, according to at least one embodiment;
  • 7 zeigt ein Beispiel eines Frameworks (Programmier-Rahmenstruktur) zur Verfolgung von Objektposen in der Hand, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 7 Figure 12 shows an example of a framework (programming framework) for tracking object poses in the hand, according to at least one embodiment;
  • 8 zeigt ein Beispiel für einen Vergleich von Optimierern, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 8th 12 shows an example of a comparison of optimizers, according to at least one embodiment;
  • 9 zeigt ein Beispiel für einen Algorithmus, der von einem System verwendet wird, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 9 Figure 12 shows an example of an algorithm used by a system, in accordance with at least one embodiment;
  • 10 zeigt ein erstes Beispiel für Ergebnisse von Ablationsstudien, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 10 shows a first example of results of ablation studies, according to at least one embodiment;
  • 11 zeigt ein zweites Beispiel für Ergebnisse von Ablationsstudien, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 11 12 shows a second example of ablation study results, according to at least one embodiment;
  • 12 zeigt ein Beispiel von Versuchsergebnissen aus der realen Welt, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 12 Figure 12 shows an example of real-world test results, in accordance with at least one embodiment;
  • 13 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren, das als Ergebnis einer Ausführung durch ein Computersystem die Pose eines Objekts bestimmt, das von einer mit Berührungssensoren ausgestatteten Roboterhand manipuliert wird; 13 Figure 12 shows an example of a method that, as a result of being executed by a computer system, determines the pose of an object being manipulated by a robotic hand equipped with touch sensors;
  • 14A zeigt eine Inferenz- und/oder Trainingslogik, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 14A shows an inference and/or training logic according to at least one embodiment;
  • 14B zeigt eine Inferenz- und/oder Trainingslogik, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 14B shows an inference and/or training logic according to at least one embodiment;
  • 15 zeigt ein Training und den Einsatz eines neuronalen Netzes, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 15 shows a training and the use of a neural network, according to at least one embodiment;
  • 16 zeigt ein Beispiel für ein Datenzentrums-System, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 16 Figure 12 shows an example of a data center system, according to at least one embodiment;
  • 17A zeigt ein Beispiel für ein autonomes Fahrzeug, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 17A shows an example of an autonomous vehicle, according to at least one embodiment;
  • 17B zeigt ein Beispiel von Kamerapositionen und Sichtfeldern für das autonome Fahrzeug der 17A, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 17B shows an example of camera positions and fields of view for the autonomous vehicle 17A , according to at least one embodiment;
  • 17C zeigt ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Systemarchitektur für das autonome Fahrzeug der 17A zeigt, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 17C FIG. 12 is a block diagram showing an example system architecture for the autonomous vehicle of FIG 17A shows, according to at least one embodiment;
  • 17D ist ein Diagramm, das ein System zur Kommunikation zwischen cloud-basierten Servern und dem autonomen Fahrzeug der 17A zeigt, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 17D is a diagram showing a system for communication between cloud-based servers and the autonomous vehicle of the 17A shows, according to at least one embodiment;
  • 18 ist ein Blockdiagramm, das ein Computersystem zeigt, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 18 Figure 12 is a block diagram showing a computer system according to at least one embodiment;
  • 19 ist ein Blockdiagramm, das ein Computersystem zeigt, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 19 Figure 12 is a block diagram showing a computer system according to at least one embodiment;
  • 20 zeigt ein Computersystem, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 20 Figure 12 shows a computer system, according to at least one embodiment;
  • 21 zeigt ein Computersystem, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 21 Figure 12 shows a computer system, according to at least one embodiment;
  • 22A zeigt ein Computersystem, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 22A Figure 12 shows a computer system, according to at least one embodiment;
  • 22B zeigt ein Computersystem, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 22B Figure 12 shows a computer system, according to at least one embodiment;
  • 22C zeigt ein Computersystem, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 22C Figure 12 shows a computer system, according to at least one embodiment;
  • 22D zeigt ein Computersystem, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 22D Figure 12 shows a computer system, according to at least one embodiment;
  • 22E und 22F zeigen ein gemeinsames Programmiermodell, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 22E and 22F show a common programming model, according to at least one embodiment;
  • 23 zeigt beispielhafte integrierte Schaltungen und assoziierte Grafikprozessoren, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 23 Figure 12 shows example integrated circuits and associated graphics processors, according to at least one embodiment;
  • 24A und 24B zeigen beispielhafte integrierte Schaltungen und assoziierte Grafikprozessoren, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 24A and 24B 12 show example integrated circuits and associated graphics processors, according to at least one embodiment;
  • 25A und 25B zeigen weitere beispielhafte Grafikprozessorlogik, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 25A and 25B Figure 12 shows further example graphics processor logic, in accordance with at least one embodiment;
  • 26 zeigt ein Computersystem, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 26 Figure 12 shows a computer system, according to at least one embodiment;
  • 27A zeigt einen Parallelprozessor, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 27A Figure 12 shows a parallel processor, according to at least one embodiment;
  • 27B zeigt eine Partitionseinheit, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 27B Figure 12 shows a partition unit, according to at least one embodiment;
  • 27C zeigt einen Verarbeitungscluster, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 27C 12 shows a processing cluster, according to at least one embodiment;
  • 27D zeigt einen Grafik-Multiprozessor, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 27D 12 shows a graphics multiprocessor, according to at least one embodiment;
  • 28 zeigt ein Multi-Grafikverarbeitungssystem (engl. Multi-Graphics Processing Unit, 28 shows a multi-graphics processing unit
  • GPU), gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel;GPU), according to at least one embodiment;
  • 29 zeigt einen Grafikprozessor, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 29 12 shows a graphics processor, according to at least one embodiment;
  • 30 ist ein Blockdiagramm, das eine Prozessor-Mikroarchitektur für einen Prozessor zeigt, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 30 12 is a block diagram showing a processor microarchitecture for a processor, according to at least one embodiment;
  • 31 zeigt einen Prozessor für Deep Learning-Anwendungen, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 31 12 shows a processor for deep learning applications, according to at least one embodiment;
  • 32 zeigt ein Blockdiagramm, das einen beispielhaften neuromorphen Prozessor zeigt, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 32 12 is a block diagram showing an example neuromorphic processor, according to at least one embodiment;
  • 33 zeigt zumindest Teile eines Grafikprozessors, gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen; 33 12 shows at least parts of a graphics processor, according to one or more embodiments;
  • 34 zeigt mindestens Teile eines Grafikprozessors, gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen; 34 12 shows at least parts of a graphics processor, according to one or more embodiments;
  • 35 zeigt zumindest Teile eines Grafikprozessors, gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen; 35 12 shows at least parts of a graphics processor, according to one or more embodiments;
  • 36 ist ein Blockdiagramm einer Grafikverarbeitungs-Engine 3610 eines Grafikprozessors, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 36 3610 is a block diagram of a graphics processing engine 3610 of a graphics processor, according to at least one embodiment;
  • 37 zeigt ein Blockdiagramm von zumindest Teilen eines Grafikprozessorkerns, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 37 12 shows a block diagram of at least parts of a graphics processor core, according to at least one embodiment;
  • 38A und 38B zeigen eine Thread-Ausführungslogik 3800, umfassend ein Array von Verarbeitungselementen eines Grafikprozessorkerns, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 38A and 38B 12 show thread execution logic 3800 comprising an array of processing elements of a graphics processor core, according to at least one embodiment;
  • 39 zeigt eine Parallelverarbeitungseinheit („PPU“), gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 39 Figure 12 shows a parallel processing unit (“PPU”), according to at least one embodiment;
  • 40 zeigt einen allgemeinen Verarbeitungscluster („GPC“), gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; 40 12 shows a general processing cluster ("GPC"), according to at least one embodiment;
  • 41 zeigt eine Speicherpartitionseinheit einer Parallelverarbeitungseinheit („PPU“), gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel; und 41 Figure 12 shows a memory partition unit of a parallel processing unit (“PPU”), according to at least one embodiment; and
  • 42 zeigt einen Streaming-Multi-Prozessor, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. 42 12 shows a streaming multiprocessor, in accordance with at least one embodiment.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Das vorliegende Dokument beschreibt ein System und Verfahren zum Abschätzen der Pose eines Objekts, während das Objekt durch eine Roboterhand, eine Klaue oder einen Manipulator manipuliert wird. Wenn ein Objekt von einem Roboter gehalten wird, können bildbasierte Systeme zur Posenschätzung in verschiedenen Beispielen aufgrund von Objektverdeckungen ungenaue Posenschätzungen erzeugen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist eine Roboterhand mit Berührungssensoren (taktile Sensoren) ausgestattet, und während ein Objekt von der Roboterhand manipuliert wird, werden die von den Berührungssensoren erzeugten Sensorsignale verwendet, um die Pose des Objekts besser abzuschätzen. In einigen Situationen können während einer aktiven Manipulation dynamische Effekte wie Rutschen auftreten, die die Schwierigkeit des Abschätzens der Pose erhöhen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein physikalisches Modell des Objekts verwendet, um die Modellierung von Roboter-Objekt-Interaktionen zu verbessern.The present document describes a system and method for estimating the pose of an object while the object is being manipulated by a robotic hand, claw or manipulator. In various examples, when an object is held by a robot, image-based pose estimation systems can produce inaccurate pose estimates due to object occlusions. In at least one embodiment, a robotic hand is equipped with touch (tactile) sensors, and as an object is manipulated by the robotic hand, the sensor signals generated by the touch sensors are used to better estimate the object's pose. In some situations, dynamic effects such as slipping can occur during active manipulation, increasing the difficulty of estimating the pose. In at least one embodiment, a physical model of the object is used to enhance modeling of robot-object interactions.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel verfolgt eine mittels Grafikverarbeitungseinheiten („GPU“) beschleunigte Physik-Engine mit derivatefreien, stichprobenbasierten (abtastungsbasierten, sample-basierten) Optimierern die Posen eines Objekts in der Hand mit Feedback durch Kontakte während der Manipulation. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die Physiksimulation als Vorwärtsmodell für Roboter-Objekt-Interaktionen verwendet, und die hier beschriebenen Techniken optimieren gemeinsam für den Zustand und die Parameter der Simulationen, so dass die Simulationen die reale Welt genauer abschätzen können.In at least one embodiment, a graphics processing unit ("GPU") accelerated physics engine with derivative-free, sample-based optimizers tracks the poses of an object-in-hand with feedback from contacts during manipulation. In at least one embodiment, physics simulation is used as a forward model for robot-object interactions, and the techniques described herein optimize together for the state and parameters of the simulations so that the simulations can more accurately estimate the real world.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel modellieren die hier beschriebenen Techniken explizit die Dynamik von Roboter-Objekt-Interaktionen für die Objekt-Posenverfolgung und optimieren für die Simulationsparameter während der Posenverfolgung. In verschiedenen Beispielen ermöglichen es diese Merkmale dem System, die Objektpose unter komplexen dynamischen Verhaltensweisen zu verfolgen, wie z.B. Translations- und Torsionsschlupf aufgrund von Trägheits- und externen Kräften sowie Abbruch und Wiederherstellung des Kontakts. Darüber hinaus können diese Techniken durch die Verwendung der GPU-beschleunigten Physik-Engine oft in Echtzeit (30 Hz) unter Verwendung der GPU angewendet werden.In at least one embodiment, the techniques described herein explicitly model the dynamics of robot-object interactions for object pose tracking and optimize for the simulation parameters during pose tracking. In various instances, these features allow the system to track object pose under complex dynamic behaviors, such as translational and torsional slippage due to inertial and external forces, and breakup and recovery development of the contact. Additionally, by using the GPU-accelerated physics engine, these techniques can often be applied in real-time (30 Hz) using the GPU.

Verschiedene der Ausführungsbeispiele demonstrieren vielversprechende Anwendungen der GPU-beschleunigten Physiksimulation für die Robotik. In einigen Ausführungsbeispielen zum Beispiel erlaubt die Geschwindigkeit der Physik-Engine aufwändige, kontaktreiche Simulationen und stichproben-basierte Optimierungsverfahren, die sich auf Daten aus vielen gleichzeitigen Simulationen stützen, alles in Echtzeit auf derselben Maschine, was bei CPUbasierten Simulationen oft schwierig ist. Verschiedene Ausführungsbeispiele können als Hilfsmittel zum Abschätzen einer Objektpose in der Hand und zur Verringerung der Einschränkung verwendet werden, mit der viele Forscher bei geschickter (beweglicher, händischer) Manipulation konfrontiert sind, d.h. dass das Objekt in der Regel so platziert wird, dass es nur zum Teil von einer Kamera aus sichtbar ist, was die Auswahl der untersuchbaren Manipulationsaufgaben einschränkt.Several of the working examples demonstrate promising applications of GPU-accelerated physics simulation for robotics. For example, in some embodiments, the speed of the physics engine allows for expensive, high-contact simulations and sample-based optimization techniques that rely on data from many simultaneous simulations, all in real time on the same machine, which is often difficult with CPU-based simulations. Various embodiments can be used as an aid in estimating an object's pose in the hand and reducing the limitation many researchers face in skilled (mobile, manual) manipulation, i.e. that the object is typically placed so that it can only be part is visible from a camera, which limits the range of manipulation tasks that can be examined.

Teleoperation kann leblose Robotersysteme mit hochentwickelten logischen Fähigkeiten, Intuition und Kreativität versehen. Allerdings können Teleoperationslösungen für Roboter mit einem hohen Grad an Bewegung (engl. degree of actuation, „DoA“) und mehreren Fingern komplex sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein System entwickelt, das die vollständige Steuerung eines Robotersystems mit hohem DoA durch bloße Beobachtung der bloßen menschlichen Hand ermöglicht. Das System kann Bediener in die Lage versetzen, eine Vielzahl komplexer Manipulationsaufgaben zu lösen, die über einfache Pick-and-Place (Aufnehmen und Ablegen) -Operationen hinausgehen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das System durch ein oder mehrere Systeme implementiert werden, wie in 13-40 beschrieben/abgebildet.Teleoperation can endow inanimate robotic systems with highly developed logical skills, intuition and creativity. However, teleoperation solutions for robots with a high degree of actuation (“DoA”) and multiple fingers can be complex. In at least one embodiment, a system is developed that allows full control of a high DoA robotic system by merely observing the bare human hand. The system can enable operators to solve a variety of complex manipulation tasks that go beyond simple pick-and-place (pick and place) operations. In various embodiments, the system can be implemented by one or more systems, as in 13-40 described/illustrated.

Eine Verfolgung der Pose eines Objekts, während es von einer Roboterhand gehalten und manipuliert wird, kann für visionsbasierte Verfahren aufgrund erheblicher Verdeckungen schwierig sein. Die hier beschriebenen Techniken verwenden GPU-beschleunigte parallele Robotersimulationen und derivatefreie, stichproben-basierte Optimierer, um die Posen von Objekten in der Hand mit Feedback durch Kontakte während der Manipulation zu verfolgen. In einigen Beispielen wird eine Physiksimulation als Vorwärtsmodell für Roboter-Objekt-Interaktionen verwendet, und der Algorithmus optimiert gemeinsam den Zustand und die Parameter der Simulationen, so dass sie besser mit denen der realen Welt übereinstimmen. Mindestens ein Ausführungsbeispiel läuft in Echtzeit (30 Hz) auf der GPU und erreicht einen durchschnittlichen Punktwolkenabstandsfehler von 6 mm in Simulationsexperimenten und 13 mm in der realen Welt.Tracking an object's pose while being held and manipulated by a robotic hand can be difficult for vision-based methods due to significant occlusions. The techniques described here use GPU-accelerated parallel robotic simulations and derivative-free, sample-based optimizers to track the poses of in-hand objects with feedback from contacts during manipulation. In some examples, a physics simulation is used as a forward model for robot-object interactions, and the algorithm collectively optimizes the state and parameters of the simulations to better match those of the real world. At least one embodiment runs in real-time (30 Hz) on the GPU and achieves an average point cloud distance error of 6 mm in simulation experiments and 13 mm in the real world.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel profitiert ein Durchführen von Richtlinien für geschickte Manipulation (engl. dexterous manipulation policies) von einer robusten Abschätzung der Pose des in der Hand gehaltenen Objekts. In vielen Implementierungen stellt jedoch die Verfolgung der in der Hand gehaltenen Obj ektpose aufgrund signifikanter Verdeckungen immer noch eine Herausforderung dar. Bei solchen Implementierungen können Arbeiten, die Posen von in der Hand gehaltenen Objekten erfordern, auf Experimente beschränkt werden, bei denen das Objekt größtenteils sichtbar ist, oder die mehrere Kameras verwenden, oder bei denen die Hand-Objekt-Transformation fest oder bekannt ist. In einigen Beispielen wird das Problem der visuellen Verdeckungen verringert durch genauere Betrachtung einer Abschätzung der Objektposen durch Kontakte oder taktiles Feedback, oft unter Verwendung von Partikelfiltern und Kenntnis der Objektgeometrie und der Kontaktpositionen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können diese Techniken auf eine statische Greifsituation angewendet werden, in der ein Objekt stationär und im Griff ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden diese Techniken auf die Verfolgung von Objektposen während der Manipulation in der Hand ausgedehnt, was eine Modellierung komplexer Objekt-Hand-Kontaktdynamiken erfordert.In at least one embodiment, performing dexterous manipulation policies benefits from a robust estimation of the pose of the hand-held object. However, in many implementations, tracking the hand-held object pose is still a challenge due to significant occlusions. In such implementations, work requiring poses of hand-held objects can be limited to experiments where the object is mostly visible or that use multiple cameras, or where the hand-to-object transformation is fixed or known. In some examples, the problem of visual occlusions is reduced by looking more closely at an estimate of object poses from contacts or tactile feedback, often using particle filters and knowledge of object geometry and contact positions. In at least one embodiment, these techniques can be applied to a static gripping situation where an object is stationary and gripped. In at least one embodiment, these techniques are extended to object pose tracking during in-hand manipulation, which requires modeling of complex object-hand contact dynamics.

Um eine Verfolgung von Objekten in der Hand während der Manipulation durch einen Roboter zu ermöglichen, wird in mindestens einem Ausführungsbeispiel ein GPU-beschleunigter hochpräziser Physik-Simulator als Vorwärtsdynamikmodell mit einem stichproben-basierten Optimierungs-Framework zur Verfolgung von Objektposen mit Feedback durch Kontakte kombiniert, wie in 7 dargestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein gleichzeitiger Satz von Simulationen mit den Anfangszuständen eines realen Roboters und der Anfangspose des realen Objekts initialisiert, die durch einen visionsbasierten Posenregistrierungsalgorithmus erhalten werden kann, der davon ausgeht, dass sich das Objekt anfangs nicht in Verdeckung befindet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Anfangsposen der simulierten Objekte leicht verschoben und spiegeln die Unsicherheit des visionsbasierten Posenregistrierungsalgorithmus wider. In mindestens einem Ausführungsbeispiel führt der GPU-beschleunigte Physiksimulator viele gleichzeitige Simulationen in Echtzeit auf einer einzigen GPU aus. Während eine bestimmte Richtlinie in mindestens einem Ausführungsbeispiel den realen Roboter so steuert, dass er sich dem Objekt nähert, das Objekt in der Hand greift und manipuliert, führt das System die gleichen Roboter-Steuerbefehle auf den simulierten Robotern aus. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Beobachtungen des realen Roboters und der simulierten Roboter gesammelt, die beispielsweise Größe und Richtung von Kontakten auf den Kontaktsensoren der Roboterhand umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel aktualisiert ein stichproben-basierter Optimierungsalgorithmus periodisch die Zustände und Parameter der Simulationen gemäß einer Kostenfunktion, die erfasst, wie gut die Beobachtungen jeder Simulation mit denen der realen Welt übereinstimmen. Darüber hinaus aktualisiert der Algorithmus in einigen Ausführungsbeispielen Simulationsparameter wie Masse und Reibung, um die Dynamikmodelle der Simulationen der realen Welt weiter zu verbessern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die zu einem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzte Objektpose die Pose des Roboter-Objekt-Systems.In order to enable in-hand tracking of objects during manipulation by a robot, in at least one embodiment a GPU-accelerated high-precision physics simulator is combined as a forward dynamics model with a sample-based optimization framework for tracking object poses with contact feedback. as in 7 shown. In at least one embodiment, a concurrent set of simulations is initialized with the initial states of a real robot and the real object's initial pose, which may be obtained by a vision-based pose registration algorithm that assumes the object is not initially in occlusion. In at least one embodiment, the initial poses of the simulated objects are slightly shifted, reflecting the uncertainty of the vision-based pose registration algorithm. In at least one embodiment, the GPU-accelerated physics simulator runs many simultaneous simulations in real-time on a single GPU. While a particular policy, in at least one embodiment, directs the real robot to approach, grab, and manipulate the object, the system executes the same robot control commands on the simu alienated robots. In at least one embodiment, observations of the real robot and the simulated robots are collected, including, for example, size and direction of contacts on the robot hand's contact sensors. In at least one embodiment, a sample-based optimization algorithm periodically updates the states and parameters of the simulations according to a cost function that captures how well each simulation's observations match those of the real world. Additionally, in some embodiments, the algorithm updates simulation parameters such as mass and friction to further improve the dynamics models of the real-world simulations. In at least one embodiment, the object pose estimated at any given time is the pose of the robot-object system.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wurden zur Evaluierung des vorgeschlagenen Algorithmus insgesamt 24 Trajektorien der Manipulation in der Hand mit drei verschiedenen Objekten in der Simulation und in der realen Welt gesammelt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wurde ein Kuka IIWA7 Arm mit der 4-Finger Wonik Robotics Allegro-Hand als Endeffektor verwendet, wobei jeder Finger mit einem SynTouch BioTac Berührungssensor ausgestattet war. In mindestens einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Trajektorien der Objektmanipulation um menschliche Demonstrationen, die über ein Teleoperationssystem, welches eine Hand verfolgt, gesammelt wurden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden detaillierte Ablationsstudien in Simulationsexperimenten durchgeführt, um die Eigenschaften des vorgeschlagenen Algorithmus zu untersuchen, da in der Simulation Objektposen als Grundwahrheitsdaten verfügbar sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird für reale Experimente ein visionsbasierter Algorithmus verwendet, um die Objektpose im ersten und letzten Einzelbild der gesammelten Trajektorien zu erhalten, in denen sich das Objekt nicht in Verdeckung befindet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die Pose im ersten Einzelbild verwendet, um die Simulationen zu initialisieren, und die Pose im letzten Einzelbild wird verwendet, um die Genauigkeit des vorgeschlagenen kontaktbasierten Algorithmus zu bewerten.In at least one embodiment, a total of 24 trajectories of hand manipulation with three different objects in simulation and in the real world were collected to evaluate the proposed algorithm. In at least one embodiment, a Kuka IIWA7 arm was used with the 4-finger Wonik Robotics Allegro hand as the end effector, each finger equipped with a SynTouch BioTac touch sensor. In at least one embodiment, the object manipulation trajectories are human demonstrations collected via a teleoperation system that tracks a hand. In at least one embodiment, since object poses are available as ground truth data in the simulation, detailed ablation studies are performed in simulation experiments to investigate the properties of the proposed algorithm. In at least one embodiment, for real-world experiments, a vision-based algorithm is used to obtain the object pose in the first and last frames of the collected trajectories where the object is not in occlusion. In at least one embodiment, the pose in the first frame is used to initialize the simulations, and the pose in the last frame is used to assess the accuracy of the proposed contact-based algorithm.

In verschiedenen Beispielen wird eine Position eines Objekts in der Hand nur mit Hilfe von Vision identifiziert, indem zunächst die Roboter- oder menschliche Hand in einem Bild segmentiert wird, bevor die Pose abgeschätzt wird. Bei größeren Verdeckungen kann die Leistung von Ansätzen, die nur auf Vision basieren, jedoch abnehmen. Einige Ausführungsbeispiele verwenden taktile Rückmeldungen, um die Schätzung der Objektpose zu unterstützen. Taktile Wahrnehmung kann Objekteigenschaften, wie z. B. Material und Pose, identifizieren, und ebenso eine Rückmeldung während der Objektmanipulation bereitstellen.In various examples, a position of an object in the hand is identified using only vision, by first segmenting the robot or human hand in an image before estimating the pose. However, at larger occlusions, the performance of vision-only approaches may degrade. Some embodiments use tactile feedback to help estimate object pose. Tactile perception can object properties, such. material and pose, and also provide feedback during object manipulation.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel zeigen Experimente mit Dynamikmodellen und Partikelfiltertechniken, dass das Hinzufügen von Rauschen zu den angelegten Kräften anstelle der zugrunde liegenden Dynamik genauere Verfolgungsergebnisse liefert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden taktile Rückmeldungen mit einem visionsbasierten Objektverfolger kombiniert, um Trajektorien von Objekten während planarer Schiebeaufgaben zu verfolgen, und in einem anderen Ausführungsbeispiel wird inkrementelles Glätten und Abbilden (engl. Incremental Smoothing and Mapping, „iSAM“) angewendet, um globale visuelle Posenschätzungen mit lokalen Kontaktposenmessungen zu kombinieren.In at least one embodiment, experiments with dynamics models and particle filtering techniques show that adding noise to the applied forces, rather than the underlying dynamics, provides more accurate tracking results. In at least one embodiment, tactile feedback is combined with a vision-based object tracker to track trajectories of objects during planar sliding tasks, and in another embodiment, Incremental Smoothing and Mapping (iSAM) is applied to provide global visual Combine pose estimates with local contact pose measurements.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ergreift eine Roboterhand ein Objekt und lokalisiert die Objektpose, ohne sich zu bewegen. Einige Beispiele verwenden Punktkontaktpositionen und einige Beispiele verwenden eine vollständige taktile Karte, um lokale Geometrieinformationen um die Kontakte herum zu extrahieren.In at least one embodiment, a robotic hand grasps an object and locates the object's pose without moving. Some examples use point contact locations and some examples use a full tactile map to extract local geometry information around the contacts.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Rückmeldungen von Kontaktpositionen für die Posenschätzung verwendet, und einige Implementierungen verwenden eine Variante von Bayes- oder Partikelfiltern. In einigen Ausführungsbeispielen wird das Filtern gemeinsam über visuelle Merkmale, Hand-Gelenkspositionen, Kraft-Drehmoment-Messwerte und binäre Kontaktmodi durchgeführt. Einige Techniken können auch auf die Abschätzung der Pose angewendet werden, wenn das Objekt nicht von der Roboterhand gehalten wird, indem Kraftmessfühler verwendet werden.In at least one embodiment, contact position feedback is used for the pose estimation, and some implementations use some variant of Bayesian or particle filters. In some embodiments, the filtering is performed collectively across visual features, hand-joint positions, force-torque measurements, and binary contact modes. Some techniques can also be applied to estimating the pose when the object is not held by the robot hand using force sensors.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden taktile Karten zur Posenschätzung verwendet, wobei einige Beispiele große, niedrig auflösende taktile Arrays zur Erfassung von Kontakten in einem Raster verwenden, während andere Beispiele hochauflösende taktile Sensoren verwenden, die an den Fingerspitzen des Roboters angebracht sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sucht das System nach ähnlichen lokalen Bereichen auf einer Objektoberfläche, um das Objekt in Bezug auf die Kontaktposition zu lokalisieren, und andere Systeme fusionieren GelSight-Daten mit einer von einem Tiefensensor wahrgenommenen Punktwolke, bevor sie eine Posenabschätzung durchführen.In at least one embodiment, tactile maps are used for pose estimation, with some examples using large, low-resolution tactile arrays to detect contacts in a grid, while other examples using high-resolution tactile sensors attached to the robot's fingertips. In at least one embodiment, the system looks for similar local areas on an object's surface to locate the object relative to contact position, and other systems fuse GelSight data with a point cloud perceived by a depth sensor before performing pose estimation.

In einigen Ausführungsbeispielen wird eine Verfolgung der Objektpose in der Hand während der Objektmanipulation implementiert, was eine größere Herausforderung darstellt, als wenn das Objekt statisch ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein Algorithmus verwendet, der Kontaktpositionen mit Dense Articulated Real-time Tracking („DART“) kombiniert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel fusioniert der Algorithmus Kontaktpositionen mit visuellen Farbmerkmalen, Gelenkpositionen und Kraft-Drehmoment-Messwerten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Algorithmus empfindlich gegenüber der Initialisierung der Objektposen, insbesondere wenn das Objekt im Tiefenbild klein erscheint. In mindestens einem Ausführungsbeispiel setzen die hier beschriebenen Techniken keinen Zugang zu robusten visuellen Merkmalen während der Manipulation voraus, sondern verwenden stattdessen einen Physiksimulator zur Modellierung sowohl der Kinematik als auch der Dynamik des Roboter-Objekt-Systems.In some embodiments, object pose tracking is implemented in the hand during object manipulation, which is more challenging than when the object is static. In at least one embodiment, an algorithm that combines contact locations with Dense Articulated Real-time Tracking ("DART") is used. In at least one embodiment, the algorithm fuses contact locations with visual color features, joint locations, and force-torque measurements. In at least one embodiment, the algorithm is sensitive to the initialization of object poses, particularly when the object appears small in the depth image. In at least one embodiment, the techniques described herein do not require access to robust visual features during manipulation, but instead use a physics simulator to model both the kinematics and dynamics of the robot-object system.

In verschiedenen Beispielen kann eine Teleoperation von Robotern in den Bereichen Suche und Rettung, Raumfahrt, Medizin und angewandtes maschinelles Lernen Anwendung finden. Die Motivation für eine Fähigkeit zur Teleoperation kann darin bestehen, einem Robotersystem die Lösung komplexer Aufgaben zu ermöglichen, indem es sich die Kognition, Kreativität und Reaktionsfähigkeit des Menschen über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle („HMI“) zunutze macht. In einem Ausführungsbeispiel ist dieses System eine Lösung ohne Handschuhe, um ein mehrfingriges, stark bewegtes Robotersystem zur Lösung einer Vielzahl von Greif- und Manipulationsaufgaben zu steuern. In einigen Beispielen können Tiefenkameras und verschiedene Grafikverarbeitungseinheiten („GPU“) zusammen mit Deep Learning und Optimierung verwendet werden, um ein geschicktes Teleoperationssystem mit minimalem Platzbedarf zu schaffen. In einigen Beispielen kann eine Vielzahl von physischen Aufgaben allein mit visueller Rückmeldung durchgeführt werden. Daher kann dieses System die menschliche Fähigkeit nutzen, zu planen, sich zu bewegen und die Folgen physischer Aktionen allein durch Vision vorherzusagen, was eine ausreichende Voraussetzung für die Lösung einer Vielzahl von Aufgaben sein kann.In various examples, robotic teleoperation can find applications in search and rescue, space travel, medicine, and applied machine learning. The motivation for a teleoperation capability may be to enable a robotic system to solve complex tasks by harnessing human cognition, creativity, and responsiveness via a human-machine interface (“HMI”). In one embodiment, this system is a gloveless solution to control a multi-fingered, high-motion robotic system to perform a variety of gripping and manipulation tasks. In some examples, depth cameras and various graphics processing units (“GPU”) can be used along with deep learning and optimization to create a nifty teleoperation system with a minimal footprint. In some examples, a variety of physical tasks can be performed with visual feedback alone. Therefore, this system can use the human ability to plan, move and predict the consequences of physical actions through vision alone, which can be a sufficient condition for solving a variety of tasks.

Das entwickelte System ermöglicht in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine solche geschickte Robotermanipulation durch Tiefenbeobachtungen der bloßen menschlichen Hand mit mehreren Kameras. In einigen Beispielen kann es sich bei dem System um ein vollständig auf Vision (Sicht) basierendes Teleoperationssystem ohne Handschuhe handeln, das ein hochbewegliches Roboterhandarmsystem durch direkte Imitation geschickt bewegt. Das System kann auch eine Reihe von Aufgaben übernehmen, die insbesondere Feinmanipulation und Geschicklichkeit erfordern (z.B. das Herausziehen von Papiergeld aus einer Brieftasche und das gleichzeitige Aufnehmen von zwei Würfeln mit vier Fingern, wie in 1 dargestellt).In various embodiments, the developed system enables such a skilful robot manipulation through depth observations of the bare human hand with several cameras. In some examples, the system may be a fully vision-based, gloveless teleoperation system that dexterously moves a highly maneuverable robotic hand-arm system through direct imitation. The system can also perform a number of tasks that require fine manipulation and dexterity in particular (e.g., pulling paper money out of a wallet and picking up two dice with four fingers at the same time, as in 1 shown).

1 zeigt ein Beispiel einer Teleoperation für verschiedene Aufgaben, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In einem Beispiel greift ein Robotergreifer 104 einen Zylinder unter Verwendung einer Greifpose basierend auf einer Pose einer menschlichen Hand 102. In einem anderen Beispiel greift ein Robotergreifer 108 einen Würfel mit einer Greifpose basierend auf einer menschlichen Hand 106. In einem anderen Beispiel greift ein Robotergreifer 112 eine Tasse unter Verwenden einer Greifpose basierend auf einer menschlichen Hand 110. In einem anderen Beispiel greift ein Robotergreifer 116 eine Brieftasche unter Verwenden einer Greifpose basierend auf einer menschlichen Hand 104. 1 12 shows an example of a teleoperation for various tasks, according to at least one embodiment. In one example, a robotic gripper 104 grips a cylinder using a gripping pose based on a pose of a human hand 102. In another example, a robotic gripper 108 grips a cube using a gripping pose based on a human hand 106. In another example, a robotic gripper 112 grips a cup using a gripping pose based on a human hand 110. In another example, a robot gripper 116 grips a wallet using a gripping pose based on a human hand 104.

Der Teleoperationsaufbau kann ein Robotersystem und eine angrenzende Arena für menschliche Bediener umfassen, wie in 2 dargestellt. 2 zeigt ein Beispiel für einen Roboter mit taktilen Sensoren gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verfügt ein Roboter 202 über einen Robotergreifer 204, der zum Greifen von Objekten unter Verwendung von taktilen Sensoren eingesetzt wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein Satz von Kameras 206, 208, 210 und 212 verwendet, um den Arbeitsraum des Roboters 202 zu beobachten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Greifer 204 einen Satz taktiler Sensoren 216, 218, 220 und 222, die sensorische Informationen an ein Steuercomputersystem liefern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die taktilen Sensoren mit einem Reibungsmaterial bedeckt sein, um die Fähigkeit des Roboters, einen Gegenstand zu greifen, zu verbessern.The teleoperation setup may include a robotic system and an adjacent arena for human operators, as in 2 shown. 2 shows an example of a robot with tactile sensors according to at least one embodiment. In at least one embodiment, a robot 202 has a robot gripper 204 that is used to grip objects using tactile sensors. In at least one embodiment, a set of cameras 206, 208, 210, and 212 are used to view the robot's 202 workspace. In at least one embodiment, gripper 204 includes a set of tactile sensors 216, 218, 220, and 222 that provide sensory information to a control computer system. In at least one embodiment, the tactile sensors may be covered with a friction material to enhance the robot's ability to grasp an object.

In einigen Ausführungsbeispielen, wie in 2 dargestellt, kann das Robotersystem ein Arm der Serie KUKA LBR iiwa7 R800 mit einer Wonik Robotics Allegro-Hand sein, die mit vier SynTouch BioTac-Tastsensoren an den Fingerspitzen und einem 3M TB641-Griffband, das auf die Innenflächen der Fingerglieder und der Handfläche aufgebracht ist, nachgerüstet wurde, bei dem die gummiartigen Oberflächen sowohl der BioTac-Sensoren als auch des 3M-Bandes die Reibung der Hand verbessern können, während die BioTacs selbst 23 Signale erzeugen können, die später unter Verwendung von Demonstrationen zum Erlernen der sensomotorischen Steuerung verwendet werden können. Der menschliche Wirkungsbereich kann ein schwarz gekleideter Tisch sein, der von vier kalibrierten und zeitsynchronisierten Kameras, wie z.B. Intel RealSense RGB D-Kameras, umgeben ist, die räumlich so angeordnet sein können, dass sie einen Arbeitsbereich von 80 cm × 55 cm × 38 cm abdecken. In einigen Beispielen können sich die Kameras direkt neben dem Roboter befinden, um die Sichtlinie und die visuelle Nähe zu verbessern, da die Teleoperation vollständig auf menschlichem Sehen und räumlichem Denken basiert. Es sei darauf hingewiesen, dass 2 als ein Ausführungsbeispiel gedacht ist und das System in verschiedenen Ausführungsbeispielen jedes beliebige Robotersystem umfassen kann, das beliebige Roboterkomponenten (z.B. verschiedene Arten von Roboterarmen, Händen, taktilen Sensoren, Griffen, anderen Sensoren, Kameras und/oder Variationen davon) in einer beliebigen geeigneten Umgebung verwenden kann.In some embodiments, as in 2 As shown, the robotic system may be a KUKA LBR iiwa7 R800 series arm with a Wonik Robotics Allegro hand fitted with four SynTouch BioTac tactile sensors on the fingertips and a 3M TB641 grip tape applied to the inner surfaces of the phalanges and palm , where the rubbery surfaces of both the BioTac sensors and 3M tape can improve hand friction, while the BioTacs themselves can generate 23 signals that can later be used to learn sensorimotor control using demonstrations . The human sphere of action can be a black-clad table surrounded by four calibrated and time-synchronized cameras, such as Intel RealSense RGB D cameras, which can be spatially arranged to cover a working area of 80 cm × 55 cm × 38 cm. In some examples, the cameras can be right next to the robot to improve line of sight and visual proximity since teleoperation relies entirely on human vision and spatial reasoning. It should be noted that 2 is intended as an embodiment, and in various embodiments the system may include any robotic system using any robotic component (e.g., various types of robotic arms, hands, tactile sensors, handles, other sensors, cameras, and/or variations thereof) in any suitable environment can.

Um ein Teleoperationssystem mit natürlichem Gefühl zu erzeugen, kann ein Paradigma eines Imitationstyps verwendet werden. Die bloße Bewegung einer menschlichen Hand - Pose und Fingerkonfiguration - kann von einem visuellen Wahrnehmungsmodul ständig beobachtet und gemessen werden. Die Bewegung der menschlichen Hand kann dann so an das Robotersystem weitergeleitet werden, dass die kopierte Bewegung selbsterklärend ist. Dieser Ansatz kann es einem menschlichen Bediener ermöglichen, seine Finger zu krümmen und anzuordnen, Griffe zu bilden, seine Handflächen neu auszurichten und zu übersetzen, wobei das Robotersystem in ähnlicher Weise folgt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel stützt sich das System stark auf das Dense Articulated Real Time Tracking („DART“), das das Rückgrat der Verfolgung der Pose und der Gelenkwinkel der menschlichen Hand bilden kann. Die volle Systemarchitektur und die Komponentenverbindungen sind in 3 in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.To create a natural-feeling teleoperation system, an imitation-type paradigm can be used. The mere movement of a human hand - pose and finger configuration - can be constantly observed and measured by a visual perception module. The movement of the human hand can then be forwarded to the robot system in such a way that the copied movement is self-explanatory. This approach can allow a human operator to curve and arrange their fingers, form grips, reorient their palms, and translate, with the robotic system following in a similar fashion. In at least one embodiment, the system relies heavily on Dense Articulated Real Time Tracking ("DART"), which can form the backbone of tracking the pose and joint angles of the human hand. The full system architecture and component connections are in 3 shown in one embodiment.

3 zeigt ein Beispiel für ein System, das Objekte in Echtzeit verfolgt, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel arbeitet das System unter Verwenden von drei Threads, die unabhängige Prozesse sind, die auf einem oder mehreren Prozessoren eines Computersystems laufen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden ein oder mehrere Bilder einer Hand von Kameras mit RGB-Tiefe („RGB-D“) 302 erhalten. Die Bilder werden von einer Pointnet: Stufe 1 304, einer Pointnet: Stufe 2 306 und einem Jointnet 308 verarbeitet, um in den Bildern eine Handpose für die Hand zu erzeugen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden ein bewegliches Handmodell 310 und die Handpose mit DART 312 und kinematischem Neuausrichten (Nachführen, Nachstellen, Neubestimmen, an ein neues Ziel anpassen, Kinematic Retargeting) 314 verarbeitet, um eine entsprechende Handpose für einen Robotergreifer zu erzeugen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wendet ein Steuer-Thread die Riemann'schen Bewegungsrichtlinien 318 auf die Handpose des Greifers an, und die resultierenden Informationen werden zur Steuerung des Roboters 320 verwendet. 3 12 shows an example of a system that tracks objects in real time, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, the system operates using three threads, which are independent processes running on one or more processors of a computer system. In at least one embodiment, one or more images of a hand are obtained from RGB depth ("RGB-D") cameras 302 . The images are processed by a Pointnet: Stage 1 304, a Pointnet: Stage 2 306, and a Jointnet 308 to generate a hand pose for the hand in the images. In at least one embodiment, a movable hand model 310 and the hand pose are processed with DART 312 and kinematic realignment (tracking, tracking, retargeting, retargeting, kinematic retargeting) 314 to generate a corresponding hand pose for a robotic gripper. In at least one embodiment, a control thread applies the Riemannian motion guidelines 318 to the gripper's hand pose and the resulting information is used to control the robot 320 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird DART zur kontinuierlichen Verfolgung (engl. tracking) der Pose und des Gelenkwinkels einer menschlichen Hand verwendet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet DART ein bewegtes Modell der Hand, das anhand einer Eingabepunktwolke registriert wird. Ein Modell der menschlichen Hand kann erhalten und in ein einziges Netzmodell umgewandelt werden. Unter Verwendung von CAD-Software (Computer Aided Design) können die Finger des Netzmodells in ihre jeweiligen proximalen, medialen und distalen Glieder aufgeteilt und zusammen mit einer assoziierten XML-Datei (Extensible Markup Language), die ihre kinematische Anordnung beschreibt, als separate Netze wieder exportiert werden. Insgesamt kann das Modell der menschlichen Hand 20 Drehgelenke besitzen: vier Gelenke pro Finger mit einem Abduktionsgelenk und drei Flexionsgelenken.In at least one embodiment, DART is used to continuously track the pose and joint angle of a human hand. In at least one embodiment, DART uses a moving model of the hand that is registered from an input point cloud. A human hand model can be obtained and converted into a single mesh model. Using CAD (Computer Aided Design) software, the fingers of the mesh model can be partitioned into their respective proximal, medial and distal limbs and restored as separate meshes along with an associated Extensible Markup Language (XML) file describing their kinematic arrangement be exported. In total, the human hand model may have 20 pivot joints: four joints per finger with one abduction joint and three flexion joints.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist DART ein modellbasierter Verfolger (engl. tracker), der eine nichtlineare Optimierung und Initialisierung (z.B. aus dem vorherigen Frame oder einer ersten Schätzung) vornimmt. In einigen Beispielen, wenn diese Initialisierung nicht innerhalb des Konvergenzbeckens liegt, kann es vorkommen, dass der Verfolger nicht zur richtigen Lösung konvergiert. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann bei der Verfolgung des Modells der menschlichen Hand mit Punktwolkendaten das Handmodell oft auf falsche lokale Minima einrasten, was alle paar Minuten zu Verfolgungsfehlern führt. Um die menschliche Hand über lange Zeiträume zuverlässig verfolgen zu können - was für die Teleoperation gebraucht wird - kann es daher wünschenswert sein, zuverlässige Vorgaben für die Handpose einer menschlichen Hand, eine saubere Segmentierung der Hand und ein Studio mit mehreren Kameras zu haben, um zu verhindern, dass das Handmodell auf unerwartete lokale Minima einrastet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist eine Methode zur Erzeugung von Handpose-Vorgaben das Trainieren eines neuronalen Netzwerks auf einem großen Datensatz von Posen einer menschlichen Hand, die durch Kamerabilder erzeugt werden.In at least one embodiment, DART is a model-based tracker that performs non-linear optimization and initialization (e.g., from the previous frame or a first guess). In some examples, if this initialization is not within the convergence basin, the tracker may not converge to the correct solution. In various embodiments, when tracking the human hand model with point cloud data, the hand model can often snap to incorrect local minima, resulting in tracking errors every few minutes. Therefore, in order to be able to reliably track the human hand over long periods of time - which is needed for teleoperation - it may be desirable to have reliable presets for the hand pose of a human hand, a clean segmentation of the hand and a multi-camera studio to prevent the hand model from snapping to unexpected local minima. In various embodiments, one method for generating preset hand poses is to train a neural network on a large data set of human hand poses generated by camera images.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die Datenerhebung mit DART und ohne Handpose-Vorgaben initiiert, wodurch ein erstes Netzwerk trainiert wird, Handpose-Vorgaben zu produzieren. In der Folge können DART und das zuletzt trainierte neuronale Netzwerk zunehmende Datenmengen erzeugen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird das Netzwerk ständig mit den neuesten Datensätzen aktualisiert, um immer bessere Vorgaben für DART zu erzeugen, die letztlich den Bereich erweitern können, in dem DART ohne Ausfälle funktionieren kann. In einigen Beispielen kann das neuronale Netzwerk für Handposen eine auf PointNet basierende Architektur sein, die direkt mit fusionierten Punktwolkendaten arbeitet, die durch Rückprojektion von Tiefenbildern von extrinsisch kalibrierten Tiefenkameras in einen einzigen globalen Referenzrahmen mit Annotationen, die von DART bereitgestellt werden, erhalten werden. Da die fusionierte Punktwolke in verschiedenen Ausführungsbeispielen sowohl die Punkte auf dem Tisch als auch den menschlichen Körper und Arm enthält, kann es in verschiedenen Fällen unerlässlich sein, zunächst die Hand zu lokalisieren. Punkte können vom Tisch entfernt werden, indem man eine Ebene anpasst (engl. fitted) und die restlichen Punkte, die den Arm und den menschlichen Körper enthalten, an PointNet weiterleitet, das sowohl die Hand lokalisieren als auch die Handpose bereitstellen kann. PointNet kann auf dem Abschätzen der Handpose mittels eines abstimmungsbasierten Regressionsschemas zu den 3D-Positionen spezifizierter Schlüsselpunkte auf der Hand basieren, eine Technik, die mit räumlichen Softmax verbunden sein kann, die häufig bei 2D-Schlüsselpunkt-Lokalisierung verwendet wird. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann PointNet trainiert werden, um 3D-Koordinaten von 23 an der Hand spezifizierten Schlüsselpunkten vorherzusagen - vier Gelenkschlüsselpunkte für jeden der fünf Finger und drei Schlüsselpunkte auf dem Handrücken zur Abschätzung der Handpose. Die Verlustfunktion kann den euklidischen Abstand zwischen den vorhergesagten und den Schlüsselpunkten der Grundwahrheit sein. Zusätzlich kann ein Hilfssegmentierungsverlust enthalten sein, um eine Handsegmentierung zu erhalten. Aus Effizienzgründen kann jede beliebige Eingabe-Punktwolke gleichmäßig bis zu einer festen Größe von 8192 × 3 unterabgetastet werden, bevor sie in PointNet eingespeist wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine vernünftige Abschätzung der Handpose und Segmentierung erreicht werden, und es kann sein, dass für die 20 gemeinsamen Schlüsselpunkte an den Fingern noch keine qualitativ hochwertigen Vorhersagen erzielt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die bei der Eingabe verwendete einheitliche Unterabtastung darauf hindeuten, dass die Punkte auf den Fingern nicht dicht abgetastet sind, weshalb eine Verfeinerung in einer zweiten Stufe erforderlich sein kann, bei der die Punkte auf der Hand aus der ursprünglichen unbearbeiteten Punktwolke unter Berücksichtigung der Pose und Segmentierung der ersten Stufe neu abgetastet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die zweite Stufe auf den gleichen Verlustfunktionen trainiert werden, kann aber stattdessen nur die an der Hand abgetasteten Punkte verwenden, um die 23 Schlüsselpunkte genau vorherzusagen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können der Handpose für die zweite Stufe zufällige Störungen hinzugefügt werden, um die Robustheit gegenüber eventuellen Ungenauigkeiten in der Handpose der ersten Stufe zu gewährleisten. 4 stellt die Verfeinerung der zweiten Stufe innerhalb des Systems dar, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können beide Stufen von PointNet auf 100K Punktwolken trainiert werden, die über einen Stapel von 30-45 Minuten jeweils für insgesamt 7-8 Stunden gesammelt wurden, indem DART ausgeführt wird, um Annotationen für Schlüsselpunkte, Gelenkwinkel und Segmentierung bereitzustellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein drittes neuronales Netz trainiert werden, das die von PointNet vorhergesagten Schlüsselpunkte den entsprechenden Gelenkwinkeln zuordnet, um Vorgaben für die Gelenkwinkel der Finger bereitzustellen. Dieses neuronale Netzwerk, das als JointNet bezeichnet werden kann, kann ein zweischichtiges, vollständig verbundenes Netzwerk sein, das Eingaben der Größe 23 × 3 entgegennimmt und einen 20-dimensionalen Vektor von Gelenkwinkeln für Finger vorhersagt.In at least one embodiment, data collection is initiated with DART and without handpose constraints, thereby training a first network to produce handpose constraints. As a result, DART and the most recently trained neural network can generate increasing amounts of data. In In at least one embodiment, the network is constantly updated with the latest datasets to produce better and better specifications for DART, which can ultimately expand the range in which DART can function without failure. In some examples, the hand pose neural network may be a PointNet-based architecture that works directly with fused point cloud data obtained by back-projecting depth images from extrinsically calibrated depth cameras into a single global reference frame with annotations provided by DART. Since the merged point cloud contains both the points on the table and the human body and arm in various exemplary embodiments, it may be essential in various cases to first locate the hand. Points can be removed from the table by fitting a plane and passing the remaining points containing the arm and human body to PointNet, which can both locate the hand and provide the hand pose. PointNet can be based on estimating hand pose using a voting-based regression scheme on the 3D positions of specified key points on the hand, a technique that may involve spatial softmax commonly used in 2D key point localization. In various embodiments, PointNet can be trained to predict 3D coordinates of 23 key points specified on the hand - four joint key points for each of the five fingers and three key points on the back of the hand for estimating hand pose. The loss function may be the Euclidean distance between the predicted points and the key points of ground truth. Additionally, an auxiliary segmentation loss may be included to obtain hand segmentation. For efficiency, any input point cloud can be uniformly subsampled down to a fixed size of 8192 × 3 before being fed into PointNet. In at least one embodiment, a reasonable estimate of hand pose and segmentation may be achieved, and high quality predictions may not yet be obtained for the 20 common keypoints on the fingers. In at least one embodiment, the uniform undersampling used in the input may indicate that the points on the fingers are not densely sampled, so refinement may be required in a second stage, where the points on the hand are subsampled from the original raw point cloud be resampled to account for the pose and segmentation of the first stage. In at least one embodiment, the second stage can be trained on the same loss functions, but can instead use only the hand sampled points to accurately predict the 23 key points. In at least one embodiment, random noise may be added to the second stage hand pose to provide robustness to any inaccuracies in the first stage hand pose. 4 Figure 12 illustrates the second level of refinement within the system, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, both stages of PointNet can be trained on 100K point clouds collected over a batch of 30-45 minutes each for a total of 7-8 hours by running DART to provide annotation for key points, joint angles, and segmentation. In at least one embodiment, a third neural network may be trained that maps the key points predicted by PointNet to the corresponding joint angles to provide finger joint angle specifications. This neural network, which can be referred to as a JointNet, can be a two-layer fully connected network that takes inputs of size 23×3 and predicts a 20-dimensional vector of joint angles for fingers.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die neuronalen Netze anhand von Daten trainiert, die an mehreren menschlichen Händen gesammelt wurden, wodurch eine genaue Posenanpassung für dieses System gewährleistet und vernünftige Vorgaben für DART ermöglicht werden. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Handverfolgung für Hände, die dem menschlichen DART-Handmodell geometrisch nahe kommen, besser funktionieren.In at least one embodiment, the neural networks are trained on data collected from multiple human hands, thereby ensuring accurate pose matching for this system and allowing reasonable targets for DART. In some embodiments, hand tracking may work better for hands that are geometrically close to the human DART hand model.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Teleoperation einer Roboterhand, die sich kinematisch von der menschlichen Hand unterscheidet, ein Modul erfordern, das die beobachteten menschlichen Handgelenke den Roboterhandgelenken zuordnen kann, die in einigen Ausführungsbeispielen als Allegro-Handgelenke bezeichnet werden können. 5 zeigt ein Beispiel für eine Pose 502 einer menschlichen Hand und einen Robotergreifer 504, der eine entsprechende Pose ausführt, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. Es kann viele verschiedene Ansätze für kinematisches Neuausrichten geben. Beispielsweise kann ein Modul gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet werden, um die Positionen von der Handfläche bis zu den Fingerspitzen und den medialen Gelenken sowie die Richtungsabhängigkeit der proximalen Fingerglieder und des distalen Daumenglieds aufeinander abzustimmen (engl. match). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die optimierte Zuordnung unter Verwenden von menschlichen Tiefenbildern so zugeordnet werden, dass ein Tiefennetzwerk ein Tiefenbild aufnehmen und Gelenkwinkel ausgeben kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird auch eine Bewegungsnachführung (engl. motion retargeting) verwendet. Beispielsweise kann ein tiefes rekurrierendes neuronales Netzwerk unbeaufsichtigt trainiert werden, um Bewegungen zwischen Skeletten nachzuführen nachzuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet das System die Aufgabenraummetrik der Fingerspitzen, da distale Bereiche bei Greif- und Manipulationsaufgaben von höchster Priorität sein können, gemessen an ihrer Kontaktprävalenz, dem Grad der Innervation und der erhöhten Kontrollierbarkeit für eine feine Handmanipulationsfähigkeit. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Gelenkachsen und -orte zwischen zwei Händen unterschiedlich sein, weshalb keine Metriken verwendet werden können, die die Gelenkwinkel zwischen den beiden Händen direkt vergleichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden zur Erfassung und Optimierung der Positionierung der Fingerspitzen sowohl der Abstand als auch die Richtung zwischen den Fingerspitzen berücksichtigt. Konkret kann in mindestens einem Ausführungsbeispiel die Kostenfunktion für das kinematische Neuausrichten wie folgt gewählt werden: C ( q h , q a ) = 1 2 i = 0 N s ( d i ) r i ( q a ) f ( d i ) r i ( q h ) 2 + γ q a 2

Figure DE102020127508B4_0001
wobei qh, qa die Winkel des Modells der menschlichen Hand bzw. der Allegro-Hand sein können, ri ∈ R3 der Vektor, der vom Ursprung eines Koordinatensystems zu einem anderen zeigt, ausgedrückt im Ursprungskoordinatensystem sein kann (siehe 7). Darüber hinaus ist in mindestens einem Ausführungsbeispiel d i = r i ( q h )  und  r i ( q h ) = r i ( q h ) r i ( q h ) .
Figure DE102020127508B4_0002
Die Umschaltgewichtsfunktion s(di) kann wie folgt definiert sein: s ( d i ) = { 1, d i > 200, d i r i ( q h ) S 1 400, d i r i ( q h ) S 2
Figure DE102020127508B4_0003
wobei S1 Vektoren sein können, die von einem Primärfinger (Zeige-, Mittel-, Ringfinger) ausgehen und auf den Daumen zeigen, und S2 m Vektoren zwischen zwei Primärfingern sein können, wenn beide Primärfinger assoziierte Vektoren ∈ S1 haben (z.B. beide Primärfinger werden mit dem Daumen projiziert). In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Distanzfunktion ƒ(di) E R definiert als: ƒ ( d i ) = { β d i , d i > η 1 , d i r i ( q h ) S 1 η 2 , d i r i ( q h ) S 2
Figure DE102020127508B4_0004
wobei β = 1.6 ein Skalierungsfaktor sein kann, η1 = 1 × 10-4 m ein Abstand zwischen einem primären Finger und dem Daumen sein kann, und η2 = 3 × 10-2 m kann ein Mindestabstand zwischen zwei primären Fingern sein kann, wenn beide primären Finger mit dem Daumen projiziert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel stellen diese Projektionen sicher, dass die Kontakte zwischen den primären Fingern und dem Daumen nahe beieinander liegen, ohne dass es in einem Präzisionsgriff zu Kollisionen der primären Finger kommt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann dies bei Ungenauigkeiten der visuellen Fingerverfolgung besonders nützlich sein. In einigen Beispielen können die Vektoren ri nicht nur Abstand und Richtung von einem Aufgabenraum zum anderen erfassen, sondern ihr Ausdruck in lokalen Koordinaten kann weiter Informationen darüber enthalten, wie die Koordinatensysteme und damit die Fingerspitzen zueinander orientiert sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Koordinatensysteme des Modells der menschlichen Hand daher äquivalente Koordinatensysteme auf dem Allegro-Modell mit Ähnlichkeit in Orientierung und Platzierung haben. Die in 5 gezeigten Vektoren können einen minimalen Satz bilden, der das gewünschte Verhalten beim Neuausrichten (engl. retargeting) erzeugt. In einigen Ausführungsbeispielen kann γ = 2,5 × 10-3 ein Gewicht bei der Regularisierung der Allegro-Winkel auf Null sein (äquivalent zur vollständig geöffneten Hand). In mindestens einem Ausführungsbeispiel trägt dieser Term dazu bei, die Redundanz in der Lösung zu reduzieren und sicherzustellen, dass die Hand nie in ungewöhnliche Minima gerät, von denen sie sich nur schwer wieder erholen kann (z.B. wenn sich die Finger in die Handfläche einbetten). In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden in 6 verschiedene Zuordnungen von der menschlichen Hand 602-617 zu einer Allegro-Roboterhand 618-633 gezeigt, wie sie durch kinematisches Neuausrichten erzeugt werden.In at least one embodiment, teleoperation of a robotic hand that is kinematically different than the human hand may require a module that can map the observed human wrists to the robotic wrists, which in some embodiments may be referred to as allegro wrists. 5 FIG. 5 shows an example of a pose 502 of a human hand and a robotic gripper 504 performing a corresponding pose, according to at least one embodiment. There can be many different approaches to kinematic realignment. For example, a module according to at least one embodiment may be used to match the palm to fingertip and medial joint positions and directionality of the proximal phalanx and distal thumb phalanx. In at least one embodiment, the optimized mapping may be mapped using human depth images such that a depth network can take a depth image and output joint angles. In at least one embodiment, motion tracking is also used. motion retargeting) is used. For example, a deep recurrent neural network can be trained unsupervised to track movements between skeletons. In at least one embodiment, the system utilizes the fingertip task space metric since distal areas may be of the highest priority in grasping and manipulation tasks as measured by their contact prevalence, level of innervation, and increased controllability for fine hand manipulation capability. In at least one embodiment, the joint axes and locations may differ between two hands, and therefore metrics that directly compare the joint angles between the two hands cannot be used. In at least one embodiment, both the distance and the direction between the fingertips are considered to detect and optimize the positioning of the fingertips. Specifically, in at least one embodiment, the cost function for the kinematic realignment can be chosen as follows: C ( q H , q a ) = 1 2 i = 0 N s ( i.e i ) right i ( q a ) f ( i.e i ) right i ( q H ) 2 + g q a 2
Figure DE102020127508B4_0001
where q h , q a can be the angles of the model of the human hand and the Allegro hand, respectively, ri ∈ R 3 can be the vector pointing from the origin of one coordinate system to another, expressed in the origin coordinate system (see 7 ). In addition, in at least one embodiment i.e i = right i ( q H ) and right i ( q H ) = right i ( q H ) right i ( q H ) .
Figure DE102020127508B4_0002
The switching weight function s(d i ) can be defined as follows: s ( i.e i ) = { 1, i.e i > 200, i.e i right i ( q H ) S 1 400, i.e i right i ( q H ) S 2
Figure DE102020127508B4_0003
where S 1 can be vectors emanating from a primary finger (index, middle, ring finger) and pointing to the thumb, and S 2 can be m vectors between two primary fingers if both primary fingers have associated vectors ∈ S 1 (e.g. both Primary fingers are projected with the thumb). In at least one embodiment, the distance function ƒ(d i ) ER is defined as: ƒ ( i.e i ) = { β i.e i , i.e i > n 1 , i.e i right i ( q H ) S 1 n 2 , i.e i right i ( q H ) S 2
Figure DE102020127508B4_0004
where β = 1.6 can be a scaling factor, η 1 = 1 × 10 -4 m can be a distance between a primary finger and the thumb, and η 2 = 3 × 10 -2 m can be a minimum distance between two primary fingers, when both primary fingers are projected with the thumb. In at least one embodiment, these projections ensure that the contacts between the primary fingers and the thumb are close together without collisions of the primary fingers in a precision grip. In at least one embodiment, this can be particularly useful for inaccuracies in visual finger tracking. In some examples, the vectors r i can not only capture distance and direction from one task space to another, but their expression in local coordinates can further contain information about how the coordinate systems and thus the fingertips are oriented to each other. Thus, in at least one embodiment, the coordinate systems of the human hand model may have equivalent coordinate systems on the Allegro model with similarity in orientation and placement. In the 5 The vectors shown can form a minimal set that produces the desired retargeting behavior. In some embodiments, γ=2.5×10 -3 may be a weight in regularizing the allegro angles to zero (equivalent to the fully open hand). In at least one embodiment, this term helps reduce redundancy in the solution and ensures that the hand never goes into unusual minima from which it is difficult to recover (eg, when fingers become embedded in the palm). In at least one embodiment, in 6 various mappings from the human hand 602-617 to an Allegro robotic hand 618-633 are shown as produced by kinematic realignment.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die obige Funktionalität in Echtzeit unter Verwenden des Algorithmus der sequentiellen quadratischen Programmierung der kleinsten Quadrate (engl. Sequential Least Squares Quadratic Programming, „SLSQP“) minimiert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die Routine mit auf Null gesetzten Allegro-Gelenkwinkeln eingeleitet, und jede Lösung danach kann mit der vorhergehenden Lösung eingeleitet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die kinematischen Vorwärtsberechnungen zwischen den verschiedenen Koordinatensystemen sowohl des Modells der menschlichen Hand als auch der Allegro-Hand durchgeführt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein Tiefpassfilter erster Ordnung auf die unbearbeiteten Übertragungsgelenkwinkel angewendet, um hochfrequentes Rauschen zu entfernen, das bei der Verfolgung der menschlichen Hand auftritt, und um diskrete Ereignisse zu glätten, wie z.B. den Projektionsalgorithmus, der Sprungantwortänderungen in den neuausgerichteten Winkeln induziert.In at least one embodiment, the above functionality is minimized in real-time using the Sequential Least Squares Quadratic Programming ("SLSQP") algorithm. In at least one embodiment, the routine is initiated with the Allegro joint angles set to zero, and any solution thereafter can be completed with the previous solution to be initiated. In at least one embodiment, the forward kinematic calculations are performed between the different coordinate systems of both the human hand model and the Allegro hand model. In at least one embodiment, a first-order low-pass filter is applied to the raw transfer joint angles to remove high-frequency noise associated with human hand tracking and to smooth discrete events, such as the projection algorithm, that induce step response changes in the realigned angles.

Riemann'sche Bewegungsrichtlinien („RMPs“) sind in einem Ausführungsbeispiel Echtzeit-Bewegungserzeugungsverfahren, die Beschleunigungsfelder aus potentiellen Funktionsgradienten und entsprechenden Riemann'schen Metriken berechnen. RMPs können die Erzeugung von kartesischen Trajektorien mit mehreren Prioritäten und Kollisionsvermeidungsverhalten in einem zusammenhängenden Bezugssystem kombinieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden sie unter Verwendung der beobachteten Pose einer menschlichen Hand zur Kontrolle der kartesischen Pose der Allegro-Handfläche verwendet, während sie unter Verwendung von Kollisionsebenen Arm- bzw. Handflächenkollisionen mit dem Tisch oder Bediener vermeiden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel erzeugten die RMPs unter Berücksichtigung dieser Zielsetzungen Arm-Gelenk-Zieltrajektorien, die mit 200 Hz an den Drehmoment-Impedanzregler des Arms gesendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die kinematisch angepassten Allegro-Winkel mit 30 Hz an den Drehmoment-Impedanzregler des Arms gesendet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird eine Teleoperationsinstanz initialisiert, indem die Studiokameras über eine initiale, statische Roboterpose und die initiale Beobachtung der menschlichen Hand mit dem Roboter-Basiskoordinatensystem registriert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die Achsen des menschlichen Handmodells und die Achsen des Roboter-Endeffektors näherungsweise so ausgerichtet, dass die Bewegungsrichtung zwischen der Bewegung der menschlichen Hand und der Roboterbewegung erhalten bleibt.Riemannian motion guidelines ("RMPs"), in one embodiment, are real-time motion generation methods that compute acceleration fields from potential functional gradients and corresponding Riemannian metrics. RMPs can combine multi-priority Cartesian trajectory generation and collision avoidance behavior in a cohesive frame of reference. In at least one embodiment, they are used to control the Cartesian pose of the Allegro palm using the observed pose of a human hand while avoiding arm or palm collisions with the table or operator using collision planes. In at least one embodiment, with these objectives in mind, the RMPs generated arm-joint target trajectories that are sent at 200 Hz to the arm's torque impedance controller. In at least one embodiment, the kinematically adjusted Allegro angles are sent at 30 Hz to the arm's torque impedance controller. In at least one embodiment, a teleoperation instance is initialized by registering the studio cameras with the robot base coordinate system via an initial, static robot pose and the initial observation of the human hand. In at least one embodiment, the axes of the human hand model and the axes of the robotic end effector are approximately aligned such that the direction of motion between human hand motion and robotic motion is preserved.

Insgesamt lässt sich das System zuverlässig verwenden, um eine Vielzahl von Aufgaben mit unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden zu lösen. In einigen Beispielen zeigt die Fähigkeit, diese Aufgaben zu lösen, dass das System über die Geschicklichkeit verfügen kann, Präzisions- und Kraftgriffe, Mehrfingergreif- und Nicht-Greifmanipulationen, Fingerbewegungen der Hand und zusammengesetzte Manipulationen der Hand (z.B. Greifen mit zwei Fingern bei gleichzeitiger Manipulation mit den übrigen Fingern) zu zeigen.Overall, the system can be used reliably to solve a variety of tasks with different levels of difficulty. In some examples, the ability to perform these tasks demonstrates that the system may have the dexterity, precision and power grips, multi-finger grip and non-grip manipulations, finger motions of the hand, and compound hand manipulations (e.g., two-finger grips with simultaneous manipulation with the remaining fingers).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das System es einem stark bewegten Hand-Arm-System ermöglichen, eine motorische Lösung für eine Vielzahl von Manipulationsaufgaben zu finden, indem beobachtete menschliche Hand- und Fingerbewegungen in Roboterarm- und Fingerbewegungen übersetzt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können mehrere Aufgaben, wie das Herausziehen von Papiergeld aus einer Brieftasche und das Öffnen einer Kartonschachtel in einem Plastikbehälter, so komplex sein, dass die Entwicklung einer Roboterlösung von Hand oder die direkte Anwendung von Lernmethoden wahrscheinlich unlösbar ist. Das Lösen dieser und anderer Aufgaben durch den ausgeführten Roboter kann es ermöglichen, dass diese Lösungen nach Bedarf (engl. on-demand) für viele Demonstrationen generiert werden können. Darüber hinaus kann die Erstellung dieser Lösungen auf dem System selbst das Lesen, den Zugriff und die Speicherung der verschiedenen taktilen Signale in den Fingerspitzen des Roboters, verschiedener befohlener und gemessener Gelenkpositions- und Geschwindigkeitssignale durch die Hand und den Arm, verschiedener Drehmomentbefehle im gesamten System und beliebiger Kamerazuführungen, die mit dem System assoziiert sind, ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann diese reichhaltige Datenquelle zusammen mit Demonstrationen von Aufgaben zur Lösung komplexer, mehrstufiger Aufgaben mit langem Zeithorizont verwendet werden.In at least one embodiment, the system may enable a highly mobile hand-arm system to find a motorized solution to a variety of manipulation tasks by translating observed human hand and finger movements into robotic arm and finger movements. In at least one embodiment, multiple tasks, such as pulling paper money from a wallet and opening a cardboard box in a plastic container, can be so complex that developing a robotic solution by hand or directly applying learning methods is likely unsolvable. Solving these and other tasks by the executed robot can allow these solutions to be generated on-demand for many demonstrations. In addition, creating these solutions on the system itself can read, access, and store the various tactile signals in the robot's fingertips, various commanded and measured joint position and velocity signals through the hand and arm, various torque commands throughout the system, and any camera feeds associated with the system. In at least one embodiment, this rich source of data may be used in conjunction with task demonstrations to solve complex, multi-step, long-term tasks.

In einem Ausführungsbeispiel wird ein System entwickelt, um Objekte in der Hand während einer Manipulation durch einen Roboter zu verfolgen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das System durch ein oder mehrere Systeme implementiert werden, wie in 13 - 41 beschrieben/dargestellt. Wie in 7 dargestellt, kann das System einen GPU-beschleunigten High-Fidelity-Physiksimulator als Vorwärtsdynamikmodell mit einem stichproben-basierten Optimierungs-Framework umfassen, um Objektposen mit Feedback durch Kontakte zu verfolgen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein gleichzeitiger Satz von Simulationen mit den initialen Zuständen eines realen Roboters und der initialen Pose eines realen Objekts initialisiert, die aus einem visionsbasierten Algorithmus zur Posenregistrierung gewonnen werden kann, unter der Annahme, dass das Objekt zu Beginn nicht verdeckt ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die initialen Posen der simulierten Objekte leicht gestört (engl. perturbed) und spiegeln die Unsicherheit des visionsbasierten Posenregistrierungsalgorithmus wider. In mindestens einem Ausführungsbeispiel führt der GPU-beschleunigte Physiksimulator viele gleichzeitige Simulationen in Echtzeit auf einer einzigen GPU aus. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird eine vorgegebene Richtlinie verwendet, die den realen Roboter steuert, um sich dem Objekt zu nähern, es zu greifen und in der Hand zu manipulieren, und die gleichen Robotersteuerungsbefehle werden auf den simulierten Robotern ausgeführt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Beobachtungen des realen Roboters und der simulierten Roboter gesammelt, die Terme wie die Größe und Richtung von Kontakten an den Berührungssensoren der Roboterhand umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein stichproben-basierter Optimierungsalgorithmus verwendet, der periodisch die Zustände und Parameter der Simulationen gemäß einer Kostenfunktion aktualisiert, die erfasst, wie gut die Beobachtungen jeder Simulation mit denen der realen Welt übereinstimmen. Darüber hinaus aktualisiert der Algorithmus in mindestens einem Ausführungsbeispiel auch Simulationsparameter wie Masse und Reibung, um die Dynamikmodelle der realen Welt der Simulationen weiter zu verbessern. Zu einem beliebigen Zeitpunkt kann die Objektpose-Abschätzung die Pose des Roboterobjektsystems sein.In one embodiment, a system is developed to track objects in the hand during manipulation by a robot. In various embodiments, the system can be implemented by one or more systems, as in 13 - 41 described/illustrated. As in 7 As shown, the system may include a high-fidelity GPU-accelerated physics simulator as a forward dynamics model with a sample-based optimization framework to track object poses with contact feedback. In at least one embodiment, a simultaneous set of simulations is initialized with the initial states of a real robot and the initial pose of a real object, which can be obtained from a vision-based pose registration algorithm, assuming that the object is not initially occluded. In at least one embodiment, the initial poses of the simulated objects are slightly perturbed, reflecting the uncertainty of the vision-based pose registration algorithm. In at least one embodiment, the GPU-accelerated physics simulator runs many simultaneous simulations in real-time on one single GPU off. In at least one embodiment, a predetermined policy is used that controls the real robot to approach, grasp, and hand manipulate the object, and the same robot control commands are executed on the simulated robots. In at least one embodiment, observations of the real robot and the simulated robots are collected that include terms such as the magnitude and direction of contacts on the robot hand's touch sensors. In at least one embodiment, a sample-based optimization algorithm is used that periodically updates the states and parameters of the simulations according to a cost function that captures how well each simulation's observations match those of the real world. Additionally, in at least one embodiment, the algorithm also updates simulation parameters such as mass and friction to further improve the real-world dynamics models of the simulations. At any given time, the object pose estimate may be the pose of the robot object system.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen können zur Evaluierung des vorgeschlagenen Algorithmus insgesamt 24 Trajektorien für die Manipulation in der Hand mit drei verschiedenen Objekten in der Simulation und in der realen Welt gesammelt werden, obwohl eine beliebige Anzahl von Trajektorien gesammelt werden kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein Roboterarm wie der Kuka IIWA7 Arm mit der 4-Finger Wonik Robotics Allegro-Hand als Endeffektor verwendet, wobei jeder Finger mit einem SynTouch BioTac Berührungssensor ausgestattet ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Trajektorien der Objektmanipulation um menschliche Demonstrationen, die über ein Teleoperationssystem mit Handverfolgung gesammelt wurden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen werden aufgrund der Objektposen der Grundwahrheiten in der Simulation detaillierte Ablationsstudien in Simulationsexperimenten durchgeführt, um die Eigenschaften des vorgeschlagenen Algorithmus zu bewerten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein visionsbasierter Algorithmus verwendet, um die Objektpose im ersten und letzten Einzelbild der gesammelten Trajektorien zu erhalten, in denen sich das Objekt nicht in Verdeckung befindet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die Pose im ersten Einzelbild verwendet, um die Simulationen zu initialisieren, und die Pose im letzten Einzelbild wird verwendet, um die Genauigkeit des vorgeschlagenen kontaktbasierten Algorithmus zu bewerten.In various embodiments, to evaluate the proposed algorithm, a total of 24 trajectories for in-hand manipulation with three different objects in simulation and in the real world can be collected, although any number of trajectories can be collected. In at least one embodiment, a robotic arm such as the Kuka IIWA7 arm is used with the 4-finger Wonik Robotics Allegro hand as the end effector, each finger equipped with a SynTouch BioTac touch sensor. In at least one embodiment, the object manipulation trajectories are human demonstrations collected via a hand-tracking teleoperation system. In various embodiments, based on the object poses of the ground truths in the simulation, detailed ablation studies are performed in simulation experiments to evaluate the properties of the proposed algorithm. In at least one embodiment, a vision-based algorithm is used to obtain the object pose in the first and last frames of the collected trajectories where the object is not in occlusion. In at least one embodiment, the pose in the first frame is used to initialize the simulations, and the pose in the last frame is used to assess the accuracy of the proposed contact-based algorithm.

7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Frameworks für die Verfolgung von Posen von Objekten in der Hand. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Robotersteuerungen 702 an einen GPU-beschleunigten Physiksimulator gesendet, der viele Robotersimulationen parallel ausführt 708, jede mit unterschiedlichen Physikparametern und veränderten (gestörten) Objektposen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Kosten, die auf Beobachtungen basieren, wie z. B. Feedback durch Kontakte aus der realen Welt und aus den Simulationen, an einen stichproben-basierten, derivatefreien Optimierer 704 weitergeleitet, der die Zustände und Parameter aller Simulationen periodisch aktualisiert, um sie besser an die reale Welt anzupassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird zu einem beliebigen Zeitpunkt die Pose der Simulation mit den geringsten Kosten als aktuelle Objektpose-Abschätzung 706 ausgewählt. 7 FIG. 12 shows an embodiment of a framework for tracking poses of objects in the hand. In at least one embodiment, robot controls 702 are sent to a GPU-accelerated physics simulator that runs 708 many robot simulations in parallel, each with different physics parameters and altered (perturbed) object poses. In at least one embodiment, costs based on observations, such as Feedback from contacts from the real world and from the simulations, is passed to a sample-based, derivative-free optimizer 704 that periodically updates the states and parameters of all simulations to better match the real world. In at least one embodiment, the pose of the simulation with the lowest cost is selected as the current object pose estimate 706 at any given time.

In einem Ausführungsbeispiel verfolgt ein System die Pose eines Objekts, das von einem Robotermanipulator während der Objektmanipulation in der Hand gehalten wird. In einigen Ausführungsbeispielen kann für die Zeit, die durch t repräsentiert werden kann, eine Objektpose als pt E SE(3) definiert werden, und ein physikalisches Dynamikmodell kann als st+1 = ƒ(st,ut,θ) definiert werden, wobei st der Zustand der realen Welt sein kann (Position und Geschwindigkeiten von starren Körpern und von Gelenkwinkeln in beweglichen Körpern), ut ∈ ℝM die Steuerung des Roboters sein kann (gewünschte Gelenkpositionen können als Aktionsraum verwendet werden), und θ ∈ ℝN die festen Parameter der Simulation sein können (e. g., Masse und Reibung).In one embodiment, a system tracks the pose of an object being hand-held by a robotic manipulator during object manipulation. In some embodiments, for the time that can be represented by t, an object pose can be defined as p t E SE(3) and a physical dynamics model can be defined as s t+1 = ƒ(s t ,u t ,θ). where s t can be the real world state (position and velocities of rigid bodies and of joint angles in moving bodies), u t ∈ ℝ M can be the controller of the robot (desired joint positions can be used as action space), and θ ∈ ℝ N can be the fixed parameters of the simulation (eg, mass and friction).

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Posenabschätzung für ein Simulationsmodell f, das bei perfekten Initialisierungen von p0, s0 und θ genau mit der Realität übereinstimmt, nur die Rückgabe der Sequenz von Aktionen ut erfordern, die in der Simulation auf den Roboter angewendet werden. Da die Vorwärtsmodelle jedoch unvollkommen und die Poseninitialisierungen verrauscht sein können, kann die Posenabschätzung durch Rückmeldung von Beobachtungen verbessert werden.In various embodiments, for a simulation model f that exactly matches reality with perfect initializations of p 0 , s 0 and θ, pose estimation may only require returning the sequence of actions u t applied to the robot in the simulation. However, since the forward models can be imperfect and the pose initializations can be noisy, feedback from observations can improve the pose estimation.

In einigen Ausführungsbeispielen kann D als die Anzahl der Gelenke des Roboters und L als die Anzahl seiner Berührungssensoren definiert sein. Ein Beobachtungsvektor ot kann definiert sein als die Verkettung der Gelenkpositionskonfiguration des Roboters qt ∈ ℝD, der Position und Rotation der Berührungssensoren des Roboters P t ( l ) 3 , R t ( l ) S O ( 3 )

Figure DE102020127508B4_0005
(die sich an den Fingerspitzen befinden können), die Kraftvektoren der abgetasteten Kontakte c t ( l ) 3
Figure DE102020127508B4_0006
 
Figure DE102020127508B4_0007
der Einheitsvektor in Richtung des translatorischen Schlupfes auf der Berührungsfläche d t ( l ) 2 ,
Figure DE102020127508B4_0008
und der binären Richtung des rotatorischen Schlupfes auf der Berührungsfläche r t ( l ) { 0,1 } ,
Figure DE102020127508B4_0009
wobei l den l-ten Berührungssensor indizieren kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird zum allgemeinen Bestimmen der Posenabschätzung in der Hand anhand der aktuellen und vergangenen Beobachtungen o1:t, der Steuerung des Roboters u1:t und der initialen Pose p0 die wahrscheinlichste aktuelle Objektpose pt ermittelt.In some embodiments, D may be defined as the number of joints of the robot and L as the number of its touch sensors. An observation vector o t can be defined as the concatenation of the robot's joint position configuration q t ∈ ℝ D , the position and rotation of the robot's touch sensors P t ( l ) 3 , R t ( l ) S O ( 3 )
Figure DE102020127508B4_0005
(which may be at the fingertips), the force vectors of the sensed contacts c t ( l ) 3
Figure DE102020127508B4_0006
Figure DE102020127508B4_0007
the unit vector in the direction of translational slip the touch surface i.e t ( l ) 2 ,
Figure DE102020127508B4_0008
and the binary direction of the rotational slip on the mating surface right t ( l ) { 0.1 } ,
Figure DE102020127508B4_0009
where l can indicate the lth touch sensor. In at least one embodiment, to generally determine the pose estimate in the hand, the most probable current object pose p t is determined based on the current and past observations o 1:t , the controller of the robot u 1:t , and the initial pose p 0 .

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein GPU-beschleunigter Physiksimulator als Vorwärtsdynamikmodell verwendet werden, um viele Roboterobjektumgebungen gleichzeitig zu simulieren, um die Objektpose in der Hand zu verfolgen, und derivatefreie, stichproben-basierte Optimierer können verwendet werden, um den Zustand und die Parameter der Simulationen gemeinsam abzustimmen, um die Verfolgungsleistung zu verbessern. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Algorithmus, der verwendet werden kann.In various embodiments, a GPU-accelerated physics simulator can be used as a forward dynamics model to simulate many robotic object environments simultaneously to track object pose in hand, and derivative-free, sample-based optimizers can be used to share the state and parameters of the simulations tune to improve tracking performance. 9 Figure 12 shows one embodiment of an algorithm that can be used.

Zunächst kann eine Abschätzung einer initialen Objektpose über einen visionsbasierten Objektposenabschätzer erhalten werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass der Posenabschätzer eine zuverlässige initiale Posenabschätzung p0 liefert, wenn der Roboter nicht in Kontakt mit dem Objekt ist und wenn das Objekt nicht verdeckt ist, z. B. vor dem Greifen. Mit der initialen Objektposen-Abschätzung und der Roboterkonfiguration können dann K gleichzeitige Simulationen initialisiert werden, und bei jedem Zeitschritt können die realen Roboteraktionen ut in alle K Simulationen kopiert werden. In verschiedenen Beispielen kann sich die Objektpose ändern, wenn die Hand den Kontakt herstellt, und dies kann vom Simulator modelliert werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Objektpose und die Beobachtung der i-ten Simulation als p t ( i )

Figure DE102020127508B4_0010
und o t ( i )
Figure DE102020127508B4_0011
definiert werden, und die Beobachtungen der Grundwahrheit können als o t ( g t )
Figure DE102020127508B4_0012
definiert werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann bei einer Kostenfunktion C die aktuell beste Posenabschätzung zum Zeitpunkt t die Pose der i-ten Simulation, p t ( i * ) ,
Figure DE102020127508B4_0013
sein, wobei die i-te Simulation diejenige sein kann, die die niedrigsten Durchschnittskosten über ein vergangenes Zeitfenster T verursacht: C i = 1 T Δ t = 0 T 1 C ( o ( t Δ t ) ( i ) , o ( t Δ t ) ( g t ) ) i * = arg min  C i
Figure DE102020127508B4_0014
First, an estimate of an initial object pose can be obtained via a vision-based object pose estimator. The pose estimator can be expected to provide a reliable initial pose estimate p 0 when the robot is not in contact with the object and when the object is not occluded, e.g. B. before grasping. With the initial object pose estimate and the robot configuration, K simultaneous simulations can then be initialized, and at each time step the real robot actions u t can be copied to all K simulations. In various examples, the object's pose can change as the hand makes contact, and this can be modeled by the simulator. In various embodiments, the object pose and the observation of the i th simulation can be used as p t ( i )
Figure DE102020127508B4_0010
and O t ( i )
Figure DE102020127508B4_0011
be defined, and the observations of ground truth can be defined as O t ( G t )
Figure DE102020127508B4_0012
To be defined. In various exemplary embodiments, given a cost function C, the currently best pose estimate at time t can be the pose of the i-th simulation, p t ( i * ) ,
Figure DE102020127508B4_0013
where the i-th simulation can be the one that causes the lowest average cost over a past time window T: C i = 1 T Δ t = 0 T 1 C ( O ( t Δ t ) ( i ) , O ( t Δ t ) ( G t ) ) i * = bad min C i
Figure DE102020127508B4_0014

Die Kosten können verwendet werden, um die Simulationen und ihre Parameter periodisch zu aktualisieren, was eine verbesserte Übereinstimmung mit dem realen Roboterobjektsystem ermöglichen kann.The costs can be used to periodically update the simulations and their parameters, which can allow for improved consistency with the real robot object system.

In einigen Ausführungsbeispielen kann eine Kostenfunktion verwendet werden, die hinreichend mit Unterschieden zwischen Objektposen während der Manipulation in der Hand korreliert, so dass niedrigere Kosten einer besseren Abschätzung der Posen entsprechen. Die Kostenfunktion kann durch die folgende symbolische mathematische Gleichung repräsentiert werden: C ( o ( t Δ t ) ( i ) , o ( t Δ t ) ( g t ) )   = w 1 q t ( i ) q t ( g t ) 2 + i = 1 L ( w 2 P t ( i , l ) P t ( g t , l ) 2 + w 3 | Δ ( R t ( i , l ) , R t ( g t , l ) ) | + w 4 ( 1 α ( i , l ) ) + w 5 ( α ( i , l )   ) | Δ M ( c t ( i , l ) , c t ( g t , l ) ) | + w 6 ( α ( i , l ) ) | Δ φ ( c t ( i , l ) , c t ( g t , l ) ) | + w 7 ( 1 β ( i , l ) ) + w 8 ( β ( i , l ) ) | Δ φ ( d t ( i , l ) , d t ( g t , l ) ) | + w 9 ( 1 γ ( i , l ) ) + w 10 ( γ ( i , l ) ) | ( r t ( i , l ) r t ( g t , l ) ) | )

Figure DE102020127508B4_0015
In some embodiments, a cost function may be used that correlates sufficiently with differences between object poses during in-hand manipulation such that a lower cost corresponds to a better estimate of the poses. The cost function can be represented by the following symbolic mathematical equation: C ( O ( t Δ t ) ( i ) , O ( t Δ t ) ( G t ) ) = w 1 q t ( i ) q t ( G t ) 2 + i = 1 L ( w 2 P t ( i , l ) P t ( G t , l ) 2 + w 3 | Δ ( R t ( i , l ) , R t ( G t , l ) ) | + w 4 ( 1 a ( i , l ) ) + w 5 ( a ( i , l ) ) | Δ M ( c t ( i , l ) , c t ( G t , l ) ) | + w 6 ( a ( i , l ) ) | Δ φ ( c t ( i , l ) , c t ( G t , l ) ) | + w 7 ( 1 β ( i , l ) ) + w 8th ( β ( i , l ) ) | Δ φ ( i.e t ( i , l ) , i.e t ( G t , l ) ) | + w 9 ( 1 g ( i , l ) ) + w 10 ( g ( i , l ) ) | ( right t ( i , l ) right t ( G t , l ) ) | )
Figure DE102020127508B4_0015

Für den ersten Term in der Kostenfunktion kann ein Vergleich von qts zwischen den simulierten und den realen Robotern sinnvoll sein, selbst wenn sie dasselbe ut haben, da qt abhängig von den Kollisionsbeschränkungen, die durch die aktuelle Objektpose in Kontakt mit der Roboterhand auferlegt werden, unterschiedlich sein kann, was es für ein Gelenk physikalisch unmöglich machen kann, einen befohlenen Zielwinkel zu erreichen.For the first term in the cost function, a comparison of q t s between the simulated and the real robots can make sense even if they have the same u t , since q t depends on the collision constraints imposed by the current object pose in contact with the robot hand imposed may be different, which may make it physically impossible for a joint to achieve a commanded target angle.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel gilt ein Berührungssensor als in Kontakt, wenn seine Kraftgröße größer als ein bestimmter Schwellenwert ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist α(i,l) gleich 1, wenn der binäre Kontaktzustand des l-ten Berührungssensors der i-ten Simulation mit dem des realen Berührungssensors übereinstimmt, und ansonsten gleich 0. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist β(i,l) gleich 1, wenn der l-te Berührungssensor der i-ten Simulation mit dem realen Berührungssensor darin übereinstimmt, ob der Sensor translatorischen Schlupf erfährt oder nicht, andernfalls 0; γ(i,l) ist dasselbe für rotierenden Schlupf.In at least one embodiment, a touch sensor is considered in contact when its force magnitude is greater than a certain threshold. In at least one embodiment, α (i,l) equals 1 if the binary contact state of the l th touch sensor of the ith simulation matches that of the real touch sensor, and equals 0 otherwise. In at least one embodiment, β (i,l ) equal to 1 if the l th touch sensor of the ith simulation agrees with the real touch sensor in whether or not the sensor experiences translational slip, 0 otherwise; γ (i,l) is the same for rotating slip.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel gibt ΔM(•,•) für beliebige zwei Vektoren die Differenz ihrer Beträge an, und Δφ(•,•) gibt den Winkel zwischen ihnen an. In mindestens einem Ausführungsbeispiel gibt für beliebige zwei Rotationen Ra und Rb, Δ(Ra,Rb) den Winkel der Achsenwinkeldarstellung von R a 1 R b

Figure DE102020127508B4_0016
an. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die Gewichte der Kostenterme, wis, so bestimmt, dass der entsprechende mittlere Betrag jedes Terms ungefähr auf 1 normiert ist.In at least one embodiment, for any two vectors, ΔM(•,•) gives the difference in their magnitudes and Δφ(•,•) gives the angle between them. In at least one embodiment, for any two rotations R a and R b , Δ(R a ,R b ) gives the angle of the axis angle representation of R a 1 R b
Figure DE102020127508B4_0016
on. In at least one embodiment, the weights of the cost terms, w i s, are determined such that the corresponding mean magnitude of each term is approximately normalized to unity.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen können zwei Unsicherheitsquellen bei der Abschätzung der Objektpose durch die Simulation auftreten: 1) die initiale Posenabschätzung p0 aus dem visionsbasierten Posenschätzer kann verrauscht sein, und 2) es kann eine Fehlanpassung zwischen der simulierten und der realen Dynamik geben, teilweise veranlasst durch unvollkommene Modellierung und teilweise durch die unbekannten physikalischen Parameter θ der realen Welt.In various embodiments, two sources of uncertainty may arise in the simulation's estimation of the object pose: 1) the initial pose estimate p 0 from the vision-based pose estimator may be noisy, and 2) there may be a mismatch between the simulated and real dynamics, caused in part by imperfect modeling and partly due to the unknown physical parameters θ of the real world.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird das erste Problem der Unsicherheit der initialen Posenabschätzung angegangen, indem die initialen Posenabschätzungen über die verschiedenen Simulationen hinweg gestört werden, indem Stichproben aus einer Verteilung gezogen werden, die um die visionsbasiert geschätzte Pose p 0 ( i ) ~ N ( p 0 , p )

Figure DE102020127508B4_0017
zentriert ist, und die Anzahl der Simulationen K erhöht wird. In verschiedenen Ausführungsbeispielen, wenn K beliebig groß ist, kann es mit hoher Wahrscheinlichkeit sein, dass die wahre Ausgangspose in der Menge der Simulationen ausreichend repräsentiert ist, und eine gut entworfene Kostenfunktion die richtige Simulation mit der richtigen Pose auswählen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die Translation und die Rotation getrennt abgetastet, um eine Abtastung über die initialen Objektposen durchzuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die Translation aus einer isotropen Normalverteilung abgetastet, während die Rotation abgetastet werden kann, indem isotrope Tangentialvektoren mit Mittelwert Null in so(3) gezeichnet und dann auf die mittlere Rotation angewendet werden.In at least one embodiment, the first problem of uncertainty of the initial pose estimate is addressed by perturbing the initial pose estimates across the various simulations by sampling from a distribution centered around the vision-based estimated pose p 0 ( i ) ~ N ( p 0 , p )
Figure DE102020127508B4_0017
is centered and the number of simulations K is increased. In various embodiments, if K is arbitrarily large, there can be a high probability that the true starting pose is sufficiently represented in the set of simulations, and a well-designed cost function can select the right simulation with the right pose. In at least one embodiment, translation and rotation are sampled separately to scan across the initial object poses. In at least one embodiment, translation is sampled from an isotropic normal distribution, while rotation may be sampled by plotting zero-mean isotropic tangent vectors in so(3) and then applying them to the mean rotation.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein zweites Problem der Nichtübereinstimmung zwischen simulierter und realer Physik (engl. „sim to real“-Lücke) durch die Verwendung von derivatefreien, stichproben-basierten Optimierungsalgorithmen zur Abstimmung von θ während der Posenverfolgung behandelt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können nach jeweils TZeitschritten die durchschnittlichen Kosten aller Simulationen während dieses Fensters zusammen mit dem Simulationszustand und den Parametern an einen bestimmten Optimierer übergeben werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel bestimmt der Optimierer den nächsten Satz von Simulationen mit ihren eigenen aktualisierten Parametern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die Simulationen des nächsten Satzes aus den Simulationen des aktuellen Satzes entnommen, wobei einige zusätzliche Störungen (Abweichungen) zu den Simulationsparametern und der Objektpose hinzugefügt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine solche Herangehensweise die Vielfalt der Simulationen aufrechterhalten und verhindern, dass sie aufgrund von verrauschten Beobachtungen in suboptimalen Simulationsparametern oder - zuständen steckenbleiben.In at least one embodiment, a second sim to real physics mismatch problem is addressed by using derivative-free, sample-based optimization algorithms to tune θ during pose tracking. In various embodiments, the average cost of all simulations during this window, together with the simulation state and parameters, can be passed to a particular optimizer after every Ttimesteps. In at least one embodiment, the optimizer determines the next set of simulations with their own updated parameters. In at least one embodiment, the simulations of the next set are extracted from the simulations of the current set, adding some additional perturbations (deviations) to the simulation parameters and object pose. In at least one embodiment, such an approach can maintain the diversity of the simulations and prevent them from getting stuck in sub-optimal simulation parameters or states due to noisy observations.

Obwohl es wünschenswert sein kann, dass θ(i*) gegen das wahre θ(gt) konvergiert, kann dies nicht notwendig sein, um eine gute Posenabschätzung zu erreichen. Darüber hinaus kann aufgrund der Unterschiede zwischen der simulierten und der realen Dynamiken das optimale θ zur Reduktion von C auf die entsprechenden Werte in der realen Welt geringfügige Abweichungen von den berechneten theoretischen Vorhersagen aufweisen.Although it may be desirable to have θ (i*) converge to the true θ (gt) , this may not be necessary to achieve a good pose estimate. Furthermore, due to the differences between the simulated and real dynamics, the optimal θ for reducing C to the corresponding values in the real world may show slight deviations from the calculated theoretical predictions.

Die Parameter der K-Simulationen können durch drei derivatefreie, stichproben-basierte Optimierer optimiert werden:The parameters of the K-simulations can be optimized by three derivative-free, sample-based optimizers:

In einem Ausführungsbeispiel wird ein Optimierer mit gewichtetem Neuabtasten (engl. resampling, „WRS“) verwendet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann WRS eine Wahrscheinlichkeitsmassenfunktion (engl. probability mass function, PMF) über die vorhandenen Simulationszustände s(1:K) bilden und K-mal mit Ersetzung aus dieser Verteilung abtasten, um den nächsten Satz von Simulationen zu bilden. Um die PMF zu bilden, kann WRS Softmax auf die Simulationskosten anwenden: P ( i ) = e x p λ ( C i m i n j C j ) i = 1 K e x p λ ( C i m i n j C j )

Figure DE102020127508B4_0018
In one embodiment, a weighted resampling ("WRS") optimizer is used. In various exemplary embodiments, WRS can form a probability mass function (PMF) over the existing simulation states s (1:K) and Sample K times with substitution from this distribution to form the next set of simulations. To form the PMF, WRS can apply Softmax to the simulation cost: P ( i ) = e x p λ ( C i m i n j C j ) i = 1 K e x p λ ( C i m i n j C j )
Figure DE102020127508B4_0018

Hier kann λ ein Temperatur-Hyperparameter sein, der die Schärfe der Verteilung bestimmt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird nach der Neuabtastung eine Exploration an Simulationen durchgeführt, indem die Simulationsparameter θ und die Objektpose gestört werden.Here λ can be a temperature hyperparameter that determines the sharpness of the distribution. In at least one embodiment, after resampling, an exploration of simulations is performed by perturbing the simulation parameters θ and the object pose.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die Simulationsparameter durch Stichproben aus einer isotropen Normalverteilung um die vorherigen Parameter gestört: θ τ + 1 ( i ) ~ N ( θ τ ( i ) , θ ) ,

Figure DE102020127508B4_0019
 
Figure DE102020127508B4_0020
wobei Σθ vordefiniert sein kann. Der tiefgestellte Index τ kann den Aktualisierungsschritt des Optimierers bezeichnen (nach τ Aktualisierungsschritten ist die Simulation insgesamt τT Zeitschritte lang gelaufen).In at least one embodiment, the simulation parameters are perturbed by sampling from an isotropic normal distribution around the previous parameters: θ τ + 1 ( i ) ~ N ( θ τ ( i ) , θ ) ,
Figure DE102020127508B4_0019
Figure DE102020127508B4_0020
where Σ θ can be predefined. The subscript τ can denote the update step of the optimizer (after τ update steps the simulation has run for a total of τT time steps).

In einem Ausführungsbeispiel wird ein Optimierer mit relativer Entropie (engl. Relative Entropy Policy Search, „REPS“) verwendet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird eine stichproben-basierte Variante von REPS verwendet, die Gewichte für jede Simulation berechnet und Stichproben aus einer Verteilung nimmt, die durch die Softmax dieser Gewichte gebildet wird. Während WRS einen festen λ-Parameter verwenden kann, um die Verteilung zu formen, kann REPS nach einem adaptiven Temperaturparameter η suchen, der die Leistung der Gesamtverteilung in Abhängigkeit von ∈ am besten verbessert, was eine Einschränkung der KL-Divergenz zwischen der alten und der aktualisierten Probenverteilung sein kann.In one embodiment, a Relative Entropy Policy Search ("REPS") optimizer is used. In at least one embodiment, a sample-based variant of REPS is used that computes weights for each simulation and samples from a distribution formed by the softmax of those weights. While WRS can use a fixed λ parameter to shape the distribution, REPS can look for an adaptive temperature parameter η that best improves the performance of the overall distribution as a function of ∈, imposing a constraint on the KL divergence between the old and the updated sample distribution can be.

Um REPS zu verwenden, werden in mindestens einem Ausführungsbeispiel die Kosten als Belohnungen umformuliert, indem Ri = maxjCj + minjCj - Ci gesetzt wird. Der Parameter η kann in jedem Schritt durch Optimierung der dualen Funktion g(η) berechnet werden, und dann kann η zur Bildung des PMF verwendet werden: η * = arg min  η + η   l o g 1 K i = 1 K exp R i η

Figure DE102020127508B4_0021
P ( i ) = exp R i η * j = 1 K exp R i η
Figure DE102020127508B4_0022
To use REPS, in at least one embodiment, costs are reformulated as rewards by setting Ri = max j C j + min j C j - C i . The parameter η can be calculated in each step by optimizing the dual function g(η) and then η can be used to form the PMF: n * = bad min n + n l O G 1 K i = 1 K ex R i n
Figure DE102020127508B4_0021
P ( i ) = ex R i n * j = 1 K ex R i n
Figure DE102020127508B4_0022

Nach der Neuabtastung kann eine Simulation auf die gleiche Weise wie bei WRS gestört (engl. perturbed) werden.After resampling, a simulation can be perturbed in the same way as in WRS.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein populationsbasierter Optimierungsalgorithmus („PBO“) verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ordnet der PBO-Algorithmus alle Simulationen nach ihren durchschnittlichen Kosten und findet die besten Kbest Simulationen mit den niedrigsten Kosten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel nutzt der Algorithmus, indem er die verbleibenden K - Kbest Simulationen durch Kopien der Kbest Simulationen ersetzt, die mit Ersetzung abgetastet werden, und erforscht (engl. explored), indem er die Kbest Simulationen auf die gleiche Weise wie bei WRS stört (engl. perturb). In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet PBO effektiv geformte Kosten, die nur von der relativen Anordnung der Simulationskosten abhängen und nicht von deren Größenordnungen, was den Optimierer möglicherweise robuster gegenüber verrauschten Kosten macht.In various embodiments, a population based optimization algorithm ("PBO") may be used. In at least one embodiment, the PBO algorithm ranks all simulations by their average cost and finds the best K best simulations with the lowest cost. In at least one embodiment, the algorithm exploits, replacing the remaining K - K best simulations with copies of the K best simulations sampled with replacement, and explores, by examining the K best simulations in the same manner as at WRS disturbs (engl. perturb). In at least one embodiment, PBO effectively uses shaped costs that depend only on the relative location of the simulation costs and not on their magnitudes, potentially making the optimizer more robust to noisy costs.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwenden die oben beschriebenen Optimierer einen verteilungsformenden Hyperparameter, der verwendet wird, um ein Gleichgewicht zwischen Erforschung (Exploration) und Ausnutzung (Exploitation) herzustellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können verschiedene Ausführungsbeispiele Kombinationen von zusätzlichen Hyperparametern wie die folgenden verwenden:

  • • T, as die Zeitschritte repräsentieren kann, die ein Algorithmus bei jeder Aktualisierung wartet.
  • • K, das die Anzahl der gleichzeitigen Simulationen repräsentieren kann.
  • • θ0, das die initiale Normalverteilung der Simulationsparameter repräsentieren kann.
  • • Σp, das die diagonale Kovarianzmatrix für die Normalverteilung über die initiale Posenstörung repräsentieren kann.
  • • Σθ und Σv, die die diagonalen Kovarianzen der Normalverteilungen der für die Exploration verwendeten Störungen repräsentieren können.
In at least one embodiment, the optimizers described above employ a distribution-shaping hyperparameter that is used to balance exploration and exploitation. In at least one embodiment, various embodiments may use combinations of additional hyperparameters such as the following:
  • • T, as can represent the time steps an algorithm waits at each update.
  • • K, which can represent the number of simultaneous simulations.
  • • θ 0 , which can represent the initial normal distribution of the simulation parameters.
  • • Σ p , which can represent the diagonal covariance matrix for the normal distribution over the initial pose perturbation.
  • • Σ θ and Σ v , which can represent the diagonal covariances of the normal distributions of the faults used for exploration.

Ein größeres K kann generell besser sein als ein kleineres K, mit dem Vorbehalt, dass die resultierende Simulation langsamer sein kann und in der Anwendung nicht praktikabel ist. Σp kann so groß sein, dass die tatsächliche initiale Pose in der initialen Posenverteilung gut repräsentiert wird. Allerdings kann K mit einem größeren Σp und der Konvarianz von θ0 erhöht werden, um sicherzustellen, dass die Dichte der Stichproben hoch genug ist, um eine breitere Verteilung zu erfassen.A larger K can generally be better than a smaller K, with the caveat that the resulting simulation can be slower and impractical in the application. Σ p can be so large that the actual initial pose is well represented in the initial pose distribution. However, with a larger Σ p and the convariance of θ 0 , K can be increased to ensure that the sampling density is high enough to capture a broader distribution.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel gibt es zwei zusätzliche Abwägungen mit diesen Hyperparametern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist eine Abwägung die Abwägung zwischen Erforschung (Exploration) und Ausnutzung (Exploitation) im Zusammenhang mit der Optimierung für θ, und die andere Abwägung ist die Abwägung zwischen der Optimierung von θ und von p t ( i * ) .

Figure DE102020127508B4_0023
In mindestens einem Ausführungsbeispiel erhöht die Erweiterung von Σθ oder Σv die Geschwindigkeit, mit der sich der Satz der Simulationsparameter „bewegt“, und der Optimierer kann mehr erforschen als ausnutzen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verbessert eine Erhöhung von T die Optimierung für θ, da der Optimierer mehr Stichproben zur Evaluierung jeder Simulation haben kann. Eine zu langsame Aktualisierung der Simulationsparameter kann jedoch zu einer Drift bei der Posenabschätzung führen, wenn sich die Simulation mit den geringsten Kosten genügend von der realen Welt unterscheidet, was in einigen Beispielen zu divergentem Verhalten führen kann. In einigen Beispielen kann ein abweichendes Verhalten auftreten, wenn eine Kraftpertubation oder einige Simulationsparameter zu einer nicht wiederherstellbaren Konfiguration führen, bei der das Objekt aus der Hand fällt oder das Objekt in eine solche Pose gebracht wird, dass kleine Kraftpertubationen es nicht mehr in die richtige Pose zurückbringen können. In einigen Beispielen kann dies akzeptabel sein, wenn einige wenige Abtastungen divergent werden. Ihre Kosten können hoch sein, so dass sie in einigen Ausführungsbeispielen verworfen und durch solche ersetzt werden können, die während der Optimierungsaktualisierung nicht divergent sind.In at least one embodiment, there are two additional tradeoffs with these hyperparameters. In at least one embodiment, one tradeoff is the tradeoff between exploration and exploitation in the context of optimization for θ, and the other tradeoff is the tradeoff between optimization of θ and of p t ( i * ) .
Figure DE102020127508B4_0023
In at least one embodiment, expanding Σθ or Σv increases the speed at which the set of simulation parameters "moves" and allows the optimizer to explore more than it exploits. In at least one embodiment, increasing T improves the optimization for θ because the optimizer can have more samples to evaluate each simulation. However, updating the simulation parameters too slowly can lead to a drift in the pose estimation if the lowest-cost simulation differs enough from the real world, which can lead to divergent behavior in some examples. In some examples, deviant behavior may occur when force perturbation or some simulation parameters result in an unrecoverable configuration where the object falls out of hand or the object is posed in such a way that small force perturbations no longer put it in the correct pose can bring back. In some examples, this may be acceptable when a few samples become divergent. Their cost can be high, so in some embodiments they can be discarded and replaced with ones that are not divergent during the optimization update.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Physiksimulator als Vorwärtsmodell anstelle eines konstanten Modells verwendet werden. Zusätzlich zur Verfolgung der Objektpose kann der vorgeschlagene Algorithmus auch den Kontext des Vorwärtsmodells identifizieren, indem er die Simulationsparameter θ einstellt, die nicht durch das Vorwärts- oder Beobachtungsmodell beeinflusst werden können. Die Optimierer können auf diskreten Abtastungen basieren, da Posen von in der Hand befindlichen Objekten aus einer bestimmten Verteilung aufgrund komplizierter Netzdurchdringungsbeschränkungen durch Kontakte nicht einfach abgetastet werden können.In various embodiments, a physics simulator can be used as a forward model instead of a constant model. In addition to tracking the object pose, the proposed algorithm can also identify the context of the forward model by adjusting the simulation parameters θ, which cannot be influenced by the forward or observation model. The optimizers can be based on discrete sampling, since poses of hand-held objects from a given distribution cannot easily be sampled by contacts due to complicated network penetration limitations.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das System sowohl mit Simulationen als auch mit Experimenten in der realen Welt evaluiert werden, wobei eine Allegro-Hand an einem Kuka IIWA7-Roboterarm verwendet wird, obwohl in verschiedenen Ausführungsbeispielen jede beliebige Hand, jeder beliebige Roboterarm, jede beliebige Roboterkomponente und/oder Variationen davon verwendet werden können. Die Trajektorien der Manipulation in der Hand können zunächst mit einem Teleoperationssystem zur Handverfolgung gesammelt werden, und die Fehler bei der Posenabschätzung können evaluiert werden, indem die vorgeschlagenen Algorithmen offline anhand der gesammelten Trajektorien ausgeführt werden. 9 zeigt ein Beispiel für einen Algorithmus, der von dem System verwendet werden kann. Diese Trajektorien können damit beginnen und enden, dass sich das Objekt nicht in der Hand und nicht in Verdeckung befindet. Aufgrund des Vorhandenseins von Objektposen einer Grundwahrheit in Simulationsexperimenten können detaillierte Ablationsstudien in der Simulation durchgeführt werden, um die Auswirkungen verschiedener Hyperparameter auf die Algorithmusleistung zu untersuchen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann PoseRBPF, ein neuerer auf RGB D und Partikelfiltern basierender Algorithmus zur Posenabschätzung, verwendet werden, um die initiale und finale Objektpose zu erhalten. Die initialen und finalen Objektposen können als Grundwahrheiten behandelt werden und die finale Pose kann mit der vom System vorhergesagten Pose verglichen werden.In various embodiments, the system can be evaluated with both simulations and real-world experiments using an Allegro hand on a Kuka IIWA7 robotic arm, although in various embodiments any hand, robotic arm, robotic component, and /or variations thereof may be used. The in-hand manipulation trajectories can first be collected using a hand-tracking teleoperation system, and the pose estimation errors can be evaluated by running the proposed algorithms offline on the collected trajectories. 9 Figure 1 shows an example of an algorithm that can be used by the system. These trajectories can begin and end with the object being out of hand and out of occlusion. Due to the presence of ground truth object poses in simulation experiments, detailed ablation studies can be performed in the simulation to investigate the impact of various hyperparameters on the algorithm performance. In various embodiments, PoseRBPF, a newer pose estimation algorithm based on RGB D and particle filters, may be used to obtain the initial and final object pose. The initial and final object poses can be treated as ground truths and the final pose can be compared to the pose predicted by the system.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Allegro-Hand mit 4 Fingern und 16 DoF auf dem Kuka IIWA7-Roboterarm mit 7 DoF montiert werden. Um Feedback durch Kontakte in der realen Welt zu erhalten, können SynTouch BioTac-Sensoren oder eine Variation davon an jeder der Fingerspitzen angebracht sein. Ein oder mehrere Prozesse, die in Verbindung mit verschiedenen Sensoren und den unbearbeiteten Elektrodenmesswerten der Sensoren durchgeführt werden, können verwendet werden, um die Kontaktkraft, die Schlupfrichtung und die Stabilität des Griffs vorherzusagen. Ein trainiertes Modell kann verwendet werden, um Kraftvektoren ct abzuschätzen. In verschiedenen Beispielen können die Kostenfunktionen keine Terme für Schlupf enthalten. Die Simulationen können auf einem Computer mit einer oder mehreren grafischen Verarbeitungseinheiten, einer oder mehreren zentralen Verarbeitungseinheiten und einer oder mehreren Speichereinheiten durchgeführt werden.In various embodiments, the 4-finger, 16-DoF Allegro hand can be mounted on the Kuka IIWA7 7-DoF robotic arm. To get feedback from real-world contacts, SynTouch BioTac sensors, or a variation thereof, can be attached to each of the fingertips. One or more processes performed in conjunction with various sensors and the sensors' raw electrode readings may be used to determine the contact power to predict slip direction and grip stability. A trained model can be used to estimate force vectors c t . In various examples, the cost functions may not include terms for slack. The simulations may be performed on a computer having one or more graphical processing units, one or more central processing units, and one or more storage units.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen können drei Objekte aus dem Yale Columbia Berkeley („YCB“)-Objektdatensatz (Spam-Dose, Schaumstoff-Klotz und Spielzeugbanane) mit Modellen, Texturen und Punktwolken verwendet werden. Die Objekte können basierend auf Einschränkungen hinsichtlich der Größe der Roboterhand ausgewählt werden und darauf, dass die Objekte leicht genug sind, damit die Roboterhand (z. B. die Allegro-Hand) robuste Präzisionsgriffe mit ihren Fingerspitzen durchführen kann.In various embodiments, three objects from the Yale Columbia Berkeley ("YCB") object dataset (Spam Can, Foam Block, and Toy Banana) may be used with models, textures, and point clouds. The objects can be chosen based on constraints of the size of the robotic hand and that the objects be light enough for the robotic hand (e.g., the Allegro hand) to perform robust, precision grips with its fingertips.

In einigen Beispielen können für jedes Objekt, sowohl in der Simulation als auch in realen Experimenten, 2 Demonstrationen von 2 Arten von Trajektorien für die Manipulation verwendet werden: 1) Aufnehmen und Platzieren (Pick-and-Place) mittels eines Fingergriffs und Rotieren des Objekts in der Hand und 2) das Gleiche, aber mit Fingerspitzen, die den Kontakt während des Griffs unterbrechen und wieder herstellen (Finger-Bewegungen). Dies kann insgesamt 24 Trajektorien ergeben, die sowohl für Simulationen als auch für Experimente in der realen Welt analysiert werden können. Bei beiden Trajektorien kann das Objekt sowohl durch Trägheitskräfte als auch durch Druckkontakte mit dem Tisch translatorisch und rotierend verschoben werden. Jede Trajektorie kann etwa eine Minute dauern. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Algorithmus zur Posenabschätzung mit ca. 30 Hz ausgeführt werden, was insgesamt ca. 2k Einzelbilder pro Trajektorie ergeben kann.In some examples, for each object, both in simulation and in real experiments, 2 demonstrations of 2 types of trajectories can be used for manipulation: 1) pick-and-place using a finger grip and rotate the object in the hand and 2) the same but with fingertips breaking and re-establishing contact during the grip (finger movements). This can give a total of 24 trajectories that can be analyzed for both simulations and real-world experiments. In both trajectories, the object can be translated and rotated both by inertial forces and by pressure contacts with the table. Each trajectory can last about a minute. In various exemplary embodiments, the pose estimation algorithm can be executed at approximately 30 Hz, which can result in a total of approximately 2k individual images per trajectory.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Eingabe in das System eine Punktwolke der Hand des menschlichen Demonstrators. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ordnet ein neuronales Netz, z.B. ein neuronales Netz basierend auf dem neuronalen Netz PointNet++, die Punktwolke einer Abschätzung der Handpose relativ zur Kamera sowie den Gelenkwinkeln der Hand zu. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden diese Abschätzungen zusammen mit einem bewegten Handmodell und der ursprünglichen Punktwolke dann an DART übergeben, das die Verfolgung durch Verfeinerung der Neuronalen Netzwerkschätzungen durchführt. Um schließlich ein kinematisches Neuausrichten durchzuführen, wird ein Optimierungsproblem gelöst, das die Gelenkwinkel der Allegro-Hand, die zu Fingerspitzen-Posen führen, die denen der menschlichen Hand nahe kommen, findet, gemäß einem Ausführungsbeispiel.In at least one embodiment, the input to the system is a point cloud of the human demonstrator's hand. In at least one embodiment, a neural network, e.g., a neural network based on the PointNet++ neural network, associates the point cloud with an estimate of the hand pose relative to the camera and the hand's joint angles. In at least one embodiment, these estimates, along with a moving hand model and the original point cloud, are then passed to DART, which performs the tracking by refining the neural network estimates. Finally, to perform kinematic realignment, an optimization problem is solved that finds the Allegro hand joint angles that result in fingertip poses that approximate those of the human hand, according to one embodiment.

Zusätzlich zu den oben genannten Optimierern (WRS, REPS, PBO) können auch die folgenden beiden Grundfunktionen ausgewertet werden: Open Loop („OLP“) und Identity („EYE“). OLP kann die Objektpose mit 1 Simulation nachführen. EYE kann mit einem Satz von verrauschten initialen Posen initialisiert werden und kann immer die Pose der Simulation mit den geringsten Kosten wählen, aber es kann kein Neuabtasten (Resampling) oder Optimierungs-Updates durchführen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine durchschnittliche Abstandsabweichung (engl. Average Distance Deviation, „ADD“) als Bewertungsmaßstab verwendet werden. ADD kann den durchschnittlichen Abstand zwischen korrespondierenden Punkten in der Objekt-Point Cloud berechnen, die sich in der Grundwahrheitspose und in der vorhergesagten Pose befinden.In addition to the optimizers mentioned above (WRS, REPS, PBO), the following two basic functions can also be evaluated: Open Loop ("OLP") and Identity ("EYE"). OLP can track the object pose with 1 simulation. EYE can be initialized with a set of noisy initial poses and can always choose the pose of the simulation with the lowest cost, but it cannot perform resampling or optimization updates. In various exemplary embodiments, an average distance deviation (“ADD”) can be used as an evaluation criterion. ADD can calculate the average distance between corresponding points in the object point cloud that are in the ground truth pose and the predicted pose.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen können Arm und Hand in der Simulation über eine Gelenkwinkel-PD-Steuerung gesteuert werden, und die Verstärkungen der Steuerung können so eingestellt werden, dass die Gelenkwinkel-Sprungantworten denen des realen Roboters ähneln. Um die Simulation zu beschleunigen, können die Kollisionsnetze des Roboters und der Objekte vereinfacht werden. Dies kann mit verschiedenen Hilfsmitteln erfolgen, z. B. durch Anwendung eines Algorithmus wie dem TetWild-Algorithmus, der ein Netz mit Dreiecken ergibt, die gleichseitiger sind als andere Algorithmen, wie z. B. das Quadric Edge Collapse Decimation von MeshLab 1. Insgesamt kann jede Simulation höchstens 200 Kontakte während der Manipulation erzeugen, und es können K = 40 Simulationen mit 30 Hz durchgeführt werden.In various embodiments, the arm and hand in the simulation can be controlled via a joint angle PD controller, and the controller's gains can be adjusted so that the joint angle jump responses resemble those of the real robot. To speed up the simulation, the collision meshes of the robot and objects can be simplified. This can be done with various tools, e.g. B. by applying an algorithm such as the TetWild algorithm, which yields a mesh with triangles that are more equilateral than other algorithms such as e.g. B. MeshLab 1's Quadric Edge Collapse Decimation. In total, each simulation can generate at most 200 contacts during manipulation, and K=40 simulations can be performed at 30 Hz.

Die Simulationsexperimente können mit unterschiedlichen Mengen an initialem Rauschen der initialen Pose durchgeführt werden. Es können drei Levels getestet werden: „Niedrig“ kann eine Standardabweichung der Translation von 1 mm und eine Standardabweichung der Rotation von 0,01 Radiant haben. „Mittel“ kann 5 mm und 0,1 Radiant betragen, und „High“ kann 10 mm und 1 Radiant betragen.The simulation experiments can be performed with different amounts of initial noise of the initial pose. Three levels can be tested: Low can have a translation standard deviation of 1 mm and a rotation standard deviation of 0.01 radians. Medium can be 5 mm and 0.1 radians, and High can be 10 mm and 1 radians.

8 zeigt ein Beispiel für einen Vergleich der Optimierer bei der Verfolgung von Objektposen in der Hand über alle Trajektorien der Simulation. ADD 802 kann mit zunehmendem initialen Posenfehler ansteigen, und die mittlere ADD für die auf Optimierern basierenden Verfahren kann niedriger sein. Während EYE eine vergleichbare mittlere ADD mit den Optimierer-Verfahren erreichen kann, können letztere eine viel kleinere Fehlervarianz und einen kleineren maximalen Fehler aufweisen. Die Optimierer 804 können die Verteilung der Simulationen im Laufe der Zeit auf die leistungsfähigeren konzentrieren. Im Fall des mittleren Rauschens können REPS und PBO die beste ADD mit einem Mittelwert von 5,8 mm bzw. 5,9 mm erreichen. 8th shows an example of a comparison of the optimizers when tracking object poses in the hand over all trajectories of the simulation. ADD 802 may increase with increasing initial pose error, and the mean ADD for the optimizer-based methods may be lower. While EYE a comparable mean ADD can be achieved with the optimizer methods, the latter can have a much smaller error variance and a smaller maximum error. The optimizers 804 can focus the distribution of the simulations on the better performing ones over time. In the case of mean noise, REPS and PBO can achieve the best ADD with a mean of 5.8 mm and 5.9 mm, respectively.

In einem Ausführungsbeispiel zeigen 10 und 11 Beispiele für Ergebnisse von Ablationsstudien in Simulationen, die mit den Hyperparametern durchgeführt wurden, die den Explorationsabstand (wie stark die Simulationen gestört werden), die Anzahl der parallelen Simulationen und die Frage, ob die Rückmeldung zur Kontakt- und Schlupferkennung in der Kostenfunktion verwendet wird oder nicht, bestimmen.Show in one embodiment 10 and 11 Examples of ablation study results in simulations run with the hyperparameters controlling the exploration distance (how much the simulations are disturbed), the number of parallel simulations, and whether the contact and slip detection feedback is used in the cost function or not, determine.

Die Algorithmen können an Trajektorien aus der realen Welt evaluiert werden, die denen aus der Simulation ähneln. PoseRBPF kann verwendet werden, um die Objektpose im ersten und letzten Einzelbild einer Trajektorie zu registrieren. Die initiale Posenabschätzung kann zur Initialisierung der Simulationen verwendet werden, während die letzte zur Bewertung der Genauigkeit des auf Kontakten basierenden Posenverfolgungsalgorithmus verwendet werden kann. Im Gegensatz zu den Simulationsexperimenten kann bei den Experimenten in der realen Welt die Objektpose durch Stichproben aus der Verteilung über die Objektposen von PoseRBPF initialisiert werden, so dass die initialen Posenstichproben den Unsicherheiten des visionsbasierten Algorithmus für die Posenabschätzung entsprechen.The algorithms can be evaluated on real-world trajectories that are similar to those from the simulation. PoseRBPF can be used to register the object pose in the first and last frame of a trajectory. The initial pose estimate can be used to initialize the simulations, while the last one can be used to assess the accuracy of the contacts-based pose tracking algorithm. In contrast to the simulation experiments, in the real-world experiments the object pose can be initialized by sampling from the distribution over the object poses of PoseRBPF such that the initial pose samples correspond to the uncertainties of the vision-based pose estimation algorithm.

12 zeigt ein Beispiel für reale Versuchsergebnisse. Die ADDs können höher sein als die aus Simulationsexperimenten. Dies kann sowohl darauf zurückzuführen sein, dass die Dynamik in der realen Welt den Simulationen unähnlicher ist als die Simulationen mit anderen Parametern, als auch darauf, dass die Beobachtungen in der realen Welt rauschbehafteter sein können als die in den Simulationen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können wenige oder keine Optimierer in der Lage sein, die Spielzeugbanane für die Daten der realen Welt zu verfolgen. Der lange Hebelarm des Objekts und der niedrige Reibungskoeffizient können dazu führen, dass das Schlupfverhalten des Objekts schwer präzise zu modellieren ist. Dies kann ein Fehlermodus des Algorithmus sein, bei dem, wenn alle Simulationen divergieren (z. B. die Banane rotiert in die falsche Richtung oder fällt aus der Hand), sich der Algorithmus in nachfolgenden Optimierer-Updates nicht mehr erholen kann. Der beste ADD, der mit Schaum erreicht wurde, kann 14,1 mm mit PBO sein, und mit Spam 12,2 mm mit REPS. 12 shows an example of real test results. The ADDs can be higher than those from simulation experiments. This may be due both to the fact that the real-world dynamics are more dissimilar to the simulations than the simulations with different parameters, and to the fact that the real-world observations can be noisier than those in the simulations. In various embodiments, few or no optimizers may be able to track the toy banana for the real world data. The object's long moment arm and low coefficient of friction can make the object's slip behavior difficult to model accurately. This can be a failure mode of the algorithm where if all simulations diverge (e.g. the banana rotates in the wrong direction or falls out of hand) the algorithm cannot recover in subsequent optimizer updates. The best ADD achieved with foam may be 14.1mm with PBO, and with Spam 12.2mm with REPS.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein stichproben-basierter Optimierungsalgorithmus für die Verfolgung Posen von Objekten in der Hand während der Manipulation durch Feedback durch Kontakte und GPU-beschleunigte Robotersimulation entwickelt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden in parallelen Simulationen gleichzeitig viele Prinzipien über die reale Welt beibehalten und Änderungen der Objektpose modelliert, die durch komplexe Kontaktdynamik veranlasst werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel stellt der Optimierungsalgorithmus die Simulationsparameter während der Verfolgung der Objektpose ein, um die Verfolgungsleistung weiter zu verbessern. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Erfassung von Kontakten in der realen Welt durch den Einsatz von Vision in der Schleife verbessert werden.In at least one embodiment, a sample-based optimization algorithm for tracking poses of in-hand objects during manipulation through feedback through contacts and GPU-accelerated robotic simulation is developed. In at least one embodiment, parallel simulations simultaneously maintain many principles about the real world and model changes in object poses that may be induced by complex contact dynamics. In at least one embodiment, the optimization algorithm adjusts the simulation parameters during object pose tracking to further improve tracking performance. In various embodiments, the detection of contacts in the real world can be improved through the use of vision in the loop.

13 zeigt ein Beispiel eines Prozesses, der als Ergebnis der Ausführung durch ein Computersystem die Pose eines Objekts bestimmt, das von einer Roboterhand manipuliert wird, die mit taktilen Kraftsensoren ausgestattet ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel führt ein Computersystem mit einem oder mehreren Prozessoren ausführbare Befehle aus, die in einem computerlesbaren Speicher gespeichert sind und als Ergebnis der Ausführung das Computersystem veranlassen, die in 13 gezeigten und unten beschriebenen Operationen durchzuführen. 13 Figure 12 shows an example of a process that, as a result of execution by a computer system, determines the pose of an object being manipulated by a robotic hand equipped with tactile force sensors. In at least one embodiment, a computer system having one or more processors executes executable instructions stored in a computer-readable memory and, as a result of execution, causes the computer system to be 13 operations shown and described below.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel erhält das Computersystem in Schritt 1302 taktile Informationen von einem oder mehreren Berührungssensoren einer Roboterhand, die zur Manipulation eines Objekts verwendet wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Berührungssensoren BioTac-Sensoren, die mit einer Reibungsbeschichtung ausgestattet sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Daten des Berührungssensors ein zweidimensionales Array von Kraftdaten, das über die Oberfläche des Berührungssensors verteilte Kräfte repräsentiert.In at least one embodiment, in step 1302, the computer system obtains tactile information from one or more touch sensors of a robotic hand used to manipulate an object. In at least one embodiment, the touch sensors are BioTac sensors equipped with a friction coating. In at least one embodiment, the touch sensor data is a two-dimensional array of force data representing forces distributed across the surface of the touch sensor.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel erzeugt das Computersystem in Schritt 1304 einen Satz von Simulationen, die die vom Roboter ausgeführte Manipulation simulieren, und bestimmt einen Satz von simulierten Berührungssensor-Informationen 1306 für jede Simulation. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet jede Simulation eine andere Pose für das Objekt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird eine abgeschätzte Pose für das Objekt aus einem oder mehreren Bildern des Objekts gewonnen.In at least one embodiment, in step 1304, the computer system creates a set of simulations that simulate the manipulation performed by the robot and determines a set of simulated touch-sensor information 1306 for each simulation. In at least one embodiment, each simulation uses a different pose for the object. In at least one embodiment, an estimated pose for the object is obtained from one or more images of the object.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel bestimmt das Computersystem in Schritt 1308 einen Kostenwert für jede Simulation, basierend zumindest teilweise auf den Unterschieden zwischen den in der realen Welt gemessenen Berührungssensorinformationen und den in der Simulation ermittelten Berührungsinformationen. In einem Ausführungsbeispiel können die Kosten wie oben beschrieben bestimmt werden. Mindestens teilweise basierend auf den für jede Simulation ermittelten Kosten wird eine Simulation identifiziert, die am ehesten mit den Beobachtungen in der realen Welt übereinstimmt 1310. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die Pose des Objekts in der identifizierten Simulation als die Pose des Objekts in der realen Welt bestimmt 1312.In at least one embodiment, in step 1308, the computer system determines a cost value for each simulation based at least in part on the differences between the touch sensor information measured in the real world and the touch information determined in the simulation. In one embodiment, the cost may be determined as described above. Based at least in part on the cost determined for each simulation, a simulation that most closely matches real-world observations 1310 is identified. In at least one embodiment, the pose of the object in the identified simulation is compared to the pose of the object in the real world definitely 1312.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Pose bei der Durchführung einer Aufgabe verwendet werden, bei der das Objekt in der Hand manipuliert wird. Zum Beispiel kann die Pose einer Schraubenmutter in der Hand bestimmt werden, damit der Roboter die Mutter auf einen Gewindebolzen positionieren kann. In einem anderen Beispiel kann die Pose eines Objekts in der Hand verwendet werden, wenn das Objekt auf eine horizontale Fläche gesetzt wird, um sicherzustellen, dass das Objekt aufrecht und stabil ist, wenn es von der Roboterhand losgelassen wird.In at least one embodiment, the pose may be used in performing a task that involves manipulating the object in hand. For example, the pose of a nut in the hand can be determined so that the robot can position the nut onto a threaded bolt. In another example, the pose of an object in hand can be used when placing the object on a horizontal surface to ensure that the object is upright and stable when released from the robotic hand.

14A zeigt die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415, die verwendet wird, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind unten in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. 14A 14 shows the inference and/or training logic 1415 used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with below 14A and or 14B provided.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 ohne Einschränkung einen Code- und/oder Datenspeicher 1401 zur Speicherung von Vorwärts- und/oder Ausgabegewicht und/oder Ein-/Ausgabedaten und/oder andere Parameter zur Konfiguration von Neuronen oder Schichten eines neuronalen Netzes umfassen, die zur Inferenz trainiert und/oder verwendet werden, gemäß Aspekten eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele . In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Trainingslogik 1415 den Code und/oder den Datenspeicher 1401 umfassen oder mit diesem gekoppelt sein, um Graphencode oder andere Software zur Steuerung von Zeitgebung und/oder Reihenfolge zu speichern, in der Gewichts- und/oder andere Parameterinformationen geladen werden, um die Logik zu konfigurieren, einschließlich ganzzahliger und/oder Gleitkommaeinheiten (zusammen arithmetisch-logischer Einheiten (ALUs)). In mindestens einem Ausführungsbeispiel lädt Code, wie z.B. Graphencode, Gewichts- oder andere Parameterinformationen in Prozessor-ALUs, basierend auf einer Architektur eines neuronalen Netzes, dem der Code entspricht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel speichert der Code- und/oder Datenspeicher 1401 Gewichtsparameter und/oder Ein-/Ausgabedaten jeder Schicht eines neuronalen Netzes, die während der Vorwärtspropagierung von Ein-/Ausgabedaten und/oder Gewichtsparametern während des Trainings und/oder der Inferenzierung unter Verwendung von Aspekten einer oder mehrerer Ausführungsbeispiele trainiert oder verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Teil des Code- und/oder Datenspeichers 1401 mit anderen On-Chip- oder Off-Chip-Datenspeichern, einschließlich des L1-, L2- oder L3-Cache- oder Systemspeichers eines Prozessors, zusammengefasst sein.In at least one embodiment, inference and/or training logic 1415 may include, without limitation, code and/or data storage 1401 for storing forward and/or output weight and/or input/output data and/or other neuron or layer configuration parameters of a neural network trained and/or used for inference, according to aspects of one or more embodiments. In at least one embodiment, training logic 1415 may include or be coupled to code and/or data storage 1401 to store graph code or other software for controlling the timing and/or order in which weight and/or other parameter information is loaded to configure logic, including integer and/or floating point units (collectively, arithmetic logic units (ALUs)). In at least one embodiment, code, such as graph code, loads weight or other parametric information into processor ALUs based on a neural network architecture to which the code conforms. In at least one embodiment, the code and/or data store 1401 stores weight parameters and/or input/output data of each neural network layer used during forward propagation of input/output data and/or weight parameters during training and/or inference using trained or used by aspects of one or more embodiments. In at least one embodiment, any portion of code and/or data memory 1401 may be aggregated with other on-chip or off-chip data memory, including a processor's L1, L2, or L3 cache or system memory.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Teil des Code- und/oder Datenspeichers 1401 intern oder extern von einem oder mehreren Prozessoren oder anderen Hardware-Logik-Geräten oder -Schaltungen ausgeführt sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Code- und/oder der Code- und/oder Datenspeicher 1401 ein Cache-Speicher, ein dynamischer, zufällig adressierbarer Speicher (engl. dynamic randomly addressable memory, „DRAM“), ein statischer, zufällig adressierbarer Speicher (engl. static randomly addressable memory, „SRAM“), ein nichtflüchtiger Speicher (z.B. Flash-Speicher) oder ein anderer Speicher sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Wahl, ob der Code- und/oder der Code- und/oder Datenspeicher 1401 beispielsweise prozessorintern oder prozessorextern ist oder aus DRAM, SRAM, Flash oder einem anderen Speichertyp besteht, von dem verfügbaren Speicher auf dem Chip gegenüber dem Speicher außerhalb des Chips, von Latenzanforderungen der ausgeführten Trainings- und/oder Inferenzfunktionen, von der Stapelgröße der bei der Inferenzierung und/oder dem Training eines neuronalen Netzes verwendeten Daten oder von einer Kombination dieser Faktoren abhängen.In at least one embodiment, any portion of code and/or data storage 1401 may be implemented internally or externally by one or more processors or other hardware logic devices or circuits. In at least one embodiment, code and/or code and/or data memory 1401 may be cache memory, dynamic randomly addressable memory (“DRAM”), static randomly addressable memory ( static randomly addressable memory (“SRAM”), non-volatile memory (e.g. flash memory) or other memory. In at least one embodiment, the choice of whether the code and/or code and/or data memory 1401 is, for example, on-processor or off-processor, or consists of DRAM, SRAM, Flash, or some other type of memory, may depend on the memory available on-chip versus that off-chip memory, latency requirements of the training and/or inference functions performed, the stack size of the data used in inferring and/or training a neural network, or a combination of these factors.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 ohne Einschränkung einen Code und/oder einen Datenspeicher 1405 umfassen, um Rückwärts- und/oder Ausgabegewichte und/oder Ein-/Ausgabedaten zu speichern, die Neuronen oder Schichten eines neuronalen Netzes entsprechen, die in Aspekten einer oder mehrerer Ausführungsbeispiele für Inferenz trainiert und/oder verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel speichert der Code- und/oder Datenspeicher 1405 Gewichtsparameter und/oder Ein-/Ausgabedaten jeder Schicht eines neuronalen Netzes, die während einer Rückwärtspropagierung von Ein-/Ausgabedaten und/oder Gewichtsparametern während des Trainings und/oder der Inferenzierung unter Verwendung von Aspekten eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele trainiert oder verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Trainingslogik 1415 einen Code- und/oder Datenspeicher 1405 umfassen oder mit diesem gekoppelt sein, um Graphencode oder andere Software zur Steuerung des Zeitablaufs und/oder der Reihenfolge zu speichern, in der Gewichts- und/oder andere Parameterinformationen geladen werden sollen, um die Logik zu konfigurieren, einschließlich ganzzahliger und/oder Gleitkommaeinheiten (zusammen arithmetisch-logischer Einheiten (ALUs)). In mindestens einem Ausführungsbeispiel lädt Code, wie z.B. Graphencode, Gewichts- oder andere Parameterinformationen in Prozessor-ALUs, basierend auf einer Architektur eines neuronalen Netzes, dem der Code entspricht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Teil des Code- und/oder Datenspeichers 1405 mit anderen On-Chip- oder Off-Chip-Datenspeichern, einschließlich des L1-, L2- oder L3-Cache-Speichers oder des Systemspeichers eines Prozessors, zusammengefasst sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Teil des Code- und/oder Datenspeichers 1405 intern oder extern in einem oder mehreren Prozessoren oder anderen Hardware-Logikgeräten oder - schaltungen enthalten sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Code- und/oder Datenspeicher 1405 Cache-Speicher, DRAM, SRAM, nichtflüchtiger Speicher (z.B. Flash-Speicher) oder ein anderer Speicher sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Wahl, ob der Code- und/oder Datenspeicher 1405 z.B. prozessorintern oder prozessorextern ist oder aus DRAM, SRAM, Flash oder einem anderen Speichertyp besteht, von dem verfügbaren Speicher on-chip oder off-chip, von den Latenzanforderungen der ausgeführten Trainings- und/oder Inferenzfunktionen, von der Stapelgröße der bei der Inferenz und/oder dem Training eines neuronalen Netzes verwendeten Daten oder von einer Kombination dieser Faktoren abhängen.In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 may include, without limitation, code and/or data storage 1405 to store reverse and/or output weights and/or input/output data corresponding to neurons or layers of a neural network trained and/or used in aspects of one or more inference embodiment(s). In at least one embodiment, the code and/or data store 1405 stores weight parameters and/or input/output data of each neural network layer used during back propagation of input/output data and/or weight parameters during training and/or inference trained or used using aspects of one or more embodiments. In at least one embodiment, training logic 1415 may include or be coupled to code and/or data storage 1405 to store graph code or other software for controlling the timing and/or order in which weight and/or other parameter information is loaded to configure logic, including integer and/or floating point units (collectively, arithmetic logic units (ALUs)). In at least one embodiment, code, such as graph code, loads weight or other parametric information into processor ALUs based on a neural network architecture to which the code conforms. In at least one embodiment, any portion of code and/or data memory 1405 may be aggregated with other on-chip or off-chip data memory, including a processor's L1, L2, or L3 cache memory or system memory. In at least one embodiment, any portion of code and/or data storage 1405 may be internal or external to one or more processors or other hardware logic devices or circuits. In at least one embodiment, code and/or data storage 1405 may be cache memory, DRAM, SRAM, non-volatile memory (eg, flash memory), or other memory. In at least one embodiment, the choice of whether the code and/or data storage 1405 is, for example, on-processor or off-processor, or consists of DRAM, SRAM, Flash, or other memory type, may depend on the available memory on-chip or off-chip, latency requirements of the training and/or inference functions performed, the batch size of the data used in the inference and/or training of a neural network, or a combination of these factors.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können der Code- und/oder Datenspeicher 1401 und der Code- und/oder Datenspeicher 1405 separate Speicherstrukturen sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können der Code- und/oder Datenspeicher 1401 und der Code- und/oder Datenspeicher 1405 dieselbe Speicherstruktur sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können der Code- und/oder Datenspeicher 1401 und der Code- und/oder Datenspeicher 1405 teilweise die gleiche Speicherstruktur und teilweise separate Speicherstrukturen sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Teil des Code- und/oder Datenspeichers 1401 und des Code- und/oder Datenspeichers 1405 mit anderen On-Chip- oder Off-Chip-Datenspeicher zusammengefasst sein, einschließlich des L1-, L2- oder L3-Cache-Speichers oder des Systemspeichers eines Prozessors.In at least one embodiment, code and/or data storage 1401 and code and/or data storage 1405 may be separate storage structures. In at least one embodiment, code and/or data memory 1401 and code and/or data memory 1405 may be the same memory structure. In at least one embodiment, code and/or data storage 1401 and code and/or data storage 1405 may be partially the same memory structure and partially separate memory structures. In at least one embodiment, any portion of code and/or data memory 1401 and code and/or data memory 1405 may be co-located with other on-chip or off-chip data memory, including L1, L2, or L3 cache -Memory or system memory of a processor.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 ohne Einschränkung eine oder mehrere arithmetisch-logische Einheit(en) („ALU(s)“) 1410, einschließlich Integer- und/oder Gleitkommaeinheiten, umfassen, um logische und/oder mathematische Operationen durchzuführen, die zumindest teilweise auf einem Trainings- und/oder Inferenzcode basieren oder durch diesen angegeben werden (z.B. Graphencode), dessen Ergebnis in einem Aktivierungsspeicher 1420 gespeicherte Aktivierungen (z.B. Ausgabewerte von Schichten oder Neuronen innerhalb eines neuronalen Netzes) erzeugen kann, die Funktionen von in Code- und/oder Datenspeicher 1401 und/oder Code- und/oder Datenspeicher 1405 gespeicherten Ein-/Ausgabe- und/oder Gewichtsparameterdaten sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden in einem Aktivierungsspeicher 1420 gespeicherte Aktivierungen gemäß linearer algebraischer und/oder matrixbasierter Mathematik erzeugt, die von ALU(s) 1410 als Reaktion auf die Ausführung von Befehlen oder anderem Code ausgeführt wird, wobei in Code- und/oder Datenspeicher 1405 und/oder Daten 1401 gespeicherte Gewichtswerte als Operanden zusammen mit anderen Werten, wie z.B. Vorgabewerten (engl. bias values), Gradienteninformationen, Impulswerten oder anderen Parametern oder Hyperparametern, die beliebig oder vollständig in Code- und/oder Datenspeicher 1405 oder Code- und/oder Datenspeicher 1401 oder einem anderen Speicher on oder off-chip gespeichert werden können, verwendet werden.In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 may include, without limitation, one or more arithmetic logic unit(s) ("ALU(s)") 1410, including integer and/or floating point units, to provide logical and/or perform mathematical operations based at least in part on or specified by training and/or inference code (e.g. graph code), the result of which can produce activations (e.g. output values of layers or neurons within a neural network) stored in an activation memory 1420, which are functions of input/output and/or weight parameter data stored in code and/or data memory 1401 and/or code and/or data memory 1405. In at least one embodiment, activations stored in an activation memory 1420 are generated according to linear algebraic and/or matrix-based mathematics performed by ALU(s) 1410 in response to execution of instructions or other code stored in code and/or data memory 1405 and/or data 1401 stored weight values as operands together with other values, such as bias values, gradient information, pulse values or other parameters or hyperparameters, which can be stored arbitrarily or completely in code and/or data memory 1405 or code and/or or data memory 1401 or another memory can be stored on or off-chip.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die ALU(s) 1410 in einem oder mehreren Prozessoren oder anderen Hardware-Logikgeräten oder -schaltungen enthalten, während in einem anderen Ausführungsbeispiel die ALU(s) 1410 außerhalb eines Prozessors oder einer anderen Hardware-Logikvorrichtung oder -schaltung liegen können, die sie verwenden (z.B. ein Co-Prozessor). In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die ALU(s) 1410 in den Ausführungseinheiten eines Prozessors oder anderweitig in einer Gruppe von ALUs enthalten sein, auf die die Ausführungseinheiten eines Prozessors entweder innerhalb desselben Prozessors oder verteilt auf verschiedene Prozessoren unterschiedlichen Typs (z.B. Zentraleinheiten, Grafikverarbeitungseinheiten, Einheiten mit fester Funktionalität usw.) zugreifen können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können sich der Datenspeicher 1401, der Code- und/oder Datenspeicher 1405 und der Aktivierungsspeicher 1420 auf demselben Prozessor oder einer anderen Hardware-Logikvorrichtung oder -schaltung befinden, während sie sich in einem anderen Ausführungsbeispiel in verschiedenen Prozessoren oder anderen Hardware-Logikvorrichtungen oder -schaltungen oder in einer Kombination aus gleichen und verschiedenen Prozessoren oder anderen Hardware-Logikvorrichtungen oder -schaltungen befinden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Teil des Aktivierungsspeichers 1420 mit einem anderen On-Chip- oder Off-Chip-Datenspeicher, einschließlich des L1-, L2- oder L3-Cachespeichers oder des Systemspeichers eines Prozessors, zusammengefasst sein. Darüber hinaus kann der Inferenz- und/oder Trainingscode zusammen mit anderem Code gespeichert werden, auf den ein Prozessor oder eine andere Hardware-Logik oder -Schaltung zugreifen kann, und unter Verwendung des Abrufs, der Dekodierung, der Planung, der Ausführung, der Abschaltung und/oder anderer logischer Schaltungen eines Prozessors abgerufen und/oder verarbeitet werden.In at least one embodiment, the ALU(s) 1410 reside within one or more processors or other hardware logic device or circuitry, while in another embodiment, the ALU(s) 1410 reside external to a processor or other hardware logic device or circuitry who can use it (e.g. a co-processor). In at least one embodiment, the ALU(s) 1410 may be contained within the execution units of a processor or otherwise in a group of ALUs to which the execution units of a processor are either within the same processor or distributed among different processors of different types (e.g., central processing units, graphics processing units, units with fixed functionality, etc.). In at least one embodiment, data memory 1401, code and/or data memory 1405, and activation memory 1420 may reside on the same processor or other hardware logic device or circuitry, while in another embodiment they reside in different processors or other hardware logic devices. Logic devices or circuits or a combination of the same and various processors or other hardware logic devices or circuits. In at least one embodiment, any portion of activation memory 1420 may be aggregated with other on-chip or off-chip data memory, including a processor's L1, L2, or L3 cache memory or system memory. Additionally, the inference and/or training code may be stored with other code accessible by a processor or other hardware logic or circuitry and using retrieval, decoding, scheduling, execution, shutdown and/or other logic circuits of a processor.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Aktivierungsspeicher 1420 Cache-Speicher, DRAM, SRAM, nichtflüchtiger Speicher (z.B. Flash-Speicher) oder ein anderer Speicher sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Aktivierungsspeicher 1420 ganz oder teilweise innerhalb oder außerhalb eines oder mehrerer Prozessoren oder anderer logischer Schaltungen liegen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Wahl, ob der Aktivierungsspeicher 1420 z.B. prozessorintern oder prozessorextern ist oder aus DRAM, SRAM, Flash oder einem anderen Speichertyp besteht, von dem verfügbaren Speicher auf dem Chip oder außerhalb des Chips, von den Latenzanforderungen der ausgeführten Trainings- und/oder Inferenzfunktionen, von der Stapelgröße der bei der Inferenz und/oder dem Training eines neuronalen Netzes verwendeten Daten oder von einer Kombination dieser Faktoren abhängen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die in 14A dargestellte Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in Verbindung mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung („ASIC“) verwendet werden, wie z.B. der Tensorflow® Processing Unit von Google, einer Inferenz-Verarbeitungseinheit (IPU) von Graphcore™ oder einem Nervana® (z.B. „Lake Crest“) Prozessor von Intel Corp. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die in 14A dargestellte Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in Verbindung mit Hardware der Central Processing Unit („CPU“), Hardware der Graphics Processing Unit („GPU“) oder anderer Hardware, wie z.B. Field Programmable Gate Arrays („FPGAs“), verwendet werden.In at least one embodiment, enable memory 1420 may be cache memory, DRAM, SRAM, non-volatile memory (eg, flash memory), or other memory. In at least one embodiment, activation memory 1420 may reside in whole or in part internal or external to one or more processors or other logic circuits. In at least one embodiment, the choice of whether the activation memory 1420 is, for example, on-processor or off-processor, or consists of DRAM, SRAM, Flash, or another type of memory, may depend on the available on-chip or off-chip memory, the latency requirements of the training and /or inference functions, the batch size of the data used in inference and/or training a neural network, or a combination of these factors. In at least one embodiment, the 14A The illustrated inference and/or training logic 1415 may be used in conjunction with an application specific integrated circuit ("ASIC"), such as Google's Tensorflow® Processing Unit, a Graphcore™ Inference Processing Unit (IPU), or a Nervana® (e.g., " Lake Crest") processor from Intel Corp. In at least one embodiment, the 14A The illustrated inference and/or training logic 1415 may be used in conjunction with central processing unit ("CPU") hardware, graphics processing unit ("GPU") hardware, or other hardware such as field programmable gate arrays ("FPGAs") .

14B zeigt die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel verschieden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 ohne Einschränkung eine Hardware-Logik umfassen, in der Rechenressourcen dediziert oder anderweitig ausschließlich in Verbindung mit Gewichtswerten oder anderen Informationen verwendet werden, die einer oder mehreren Schichten von Neuronen innerhalb eines neuronalen Netzes entsprechen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die in 14B dargestellte Inferenz - und/oder Trainingslogik 1415 in Verbindung mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) verwendet werden, wie z.B. der Tensorflow® Processing Unit von Google, einer Inferenz-Verarbeitungseinheit (IPU) von Graphcore™ oder einem Nervana® (z.B. „Lake Crest“) Prozessor von Intel Corp. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die in 14B dargestellte Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in Verbindung mit der Hardware der Zentraleinheit (CPU), der Hardware der Grafikverarbeitungseinheit (GPU) oder anderer Hardware, wie z.B. Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Inferenz - und/oder Trainingslogik 1415 ohne Einschränkung den Code- und/oder Datenspeicher 1401 und den Code- und/oder Datenspeicher 1405, die zur Speicherung von Code (z.B. Graphencode), Gewichtswerten und/oder anderen Informationen, einschließlich Vorgabewerten, Gradienteninformationen, Impulswerten und/oder anderen Parameter- oder Hyperparameterinformationen, verwendet werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel, das in 14B gezeigt wird, ist sowohl der Code- und/oder Datenspeicher 1401 als auch der Code- und/oder Datenspeicher 1405 mit einer dedizierten Rechenressource assoziiert, wie z.B. der Rechenhardware 1402 bzw. der Rechenhardware 1406. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen sowohl die Rechen-Hardware 1402 als auch die Rechen-Hardware 1406 eine oder mehrere ALUs, die mathematische Funktionen, wie z.B. lineare algebraische Funktionen, nur auf Informationen ausführen, die im Code und/oder Datenspeicher 1401 bzw. im Code und/oder Datenspeicher 1405 gespeichert sind und deren Ergebnis im Aktivierungsspeicher 1420 gespeichert wird. 14B FIG. 14 shows the inference and/or training logic 1415 according to at least one embodiment. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 may include, without limitation, hardware logic in which computational resources are dedicated or otherwise used solely in connection with weight values or other information corresponding to one or more layers of neurons within a neural network . In at least one embodiment, the 14B illustrated inference and/or training logic 1415 can be used in conjunction with an application specific integrated circuit (ASIC) such as Google's Tensorflow® Processing Unit, a Graphcore™ Inference Processing Unit (IPU) or a Nervana® (e.g. "Lake Crest ") Processor by Intel Corp. In at least one embodiment, the 14B The illustrated inference and/or training logic 1415 may be used in conjunction with central processing unit (CPU) hardware, graphics processing unit (GPU) hardware, or other hardware such as field programmable gate arrays (FPGAs). In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 includes, without limitation, code and/or data storage 1401 and code and/or data storage 1405 used to store code (e.g., graph code), weight values, and/or other information, including default values, gradient information, momentum values and/or other parameter or hyperparameter information. In at least one embodiment described in 14B As shown, both code and/or data storage 1401 and code and/or data storage 1405 are associated with a dedicated computing resource, such as computing hardware 1402 and computing hardware 1406, respectively. In at least one embodiment, both computing hardware include 1402 and the computing hardware 1406 one or more ALUs that perform mathematical functions, such as linear algebraic functions, only on information stored in the code and/or data memory 1401 or in the code and/or data memory 1405 and the result thereof is stored in activation memory 1420.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel entspricht jeder der Code- und/oder Datenspeicher 1401 und 1405 und der entsprechenden Rechen-Hardware 1402 bzw. 1406 verschiedenen Schichten eines neuronalen Netzes, so daß die aus einem „Speicher-/Berechnungspaar 1401/1402“ resultierende Aktivierung des Code- und/oder Datenspeichers 1401 und der Rechen-Hardware 1402 als Eingabe für das nächste „Speicher-/Berechnungspaar 1405/1406“ des Code- und/oder Datenspeichers 1405 und der Rechen-Hardware 1406 bereitgestellt wird, um die konzeptionelle Organisation eines neuronalen Netzes widerzuspiegeln. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jedes der Speicher-/Berechnungspaare 1401/1402 und 1405/1406 mehr als einer Schicht eines neuronalen Netzes entsprechen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können zusätzliche Speicher-/Berechnungspaare (nicht gezeigt) im Anschluss an oder parallel zu den Speicher-/Berechnungspaaren 1401/1402 und 1405/1406 in der Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 enthalten sein.In at least one embodiment, each of the code and/or data stores 1401 and 1405 and the corresponding computational hardware 1402 and 1406, respectively, corresponds to different layers of a neural network such that the activation of the code resulting from a "storage/computation pair 1401/1402". - and/or data memory 1401 and computational hardware 1402 is provided as input to the next "memory/computation pair 1405/1406" of code and/or data memory 1405 and computational hardware 1406 to conceptualize the organization of a neural network to reflect. In at least one embodiment, each of the storage/computation pairs 1401/1402 and 1405/1406 may correspond to more than one layer of a neural network. In at least one embodiment, additional storage/computation pairs (not shown) may be subsequent to or in parallel with storage/computation pairs 1401/1402 and 1405/1406 in inference and/or training logic 1415.

15 zeigt das Training und den Einsatz eines Deep-Neural-Network, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird das untrainierte neuronale Netz 1506 unter Verwenden eines Trainingsdatensatzes 1502 trainiert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die das Trainingsframework (Rahmenstruktur) 1504 ein PyTorch-Framework, während in anderen Ausführungsbeispielen das Trainingsframework 1504 ein Tensorflow, Boost, Caffe, Microsoft Cognitive Toolkit/CNTK, MXNet, Chainer, Keras, Deeplearning4j oder ein anderes Trainingsframework ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel trainiert das Trainingsframework 1504 ein untrainiertes neuronales Netz 1506 und ermöglicht dessen Training unter Verwendung der hier beschriebenen Verarbeitungsressourcen, um ein trainiertes neuronales Netz 1508 zu erzeugen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Gewichte nach dem Zufallsprinzip oder durch Vortraining unter Verwendung eines Deep- Believe-Netzes ausgewählt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Training entweder beaufsichtigt, teilweise beaufsichtigt oder unbeaufsichtigt durchgeführt werden. 15 shows the training and use of a deep neural network, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, the untrained neural network 1506 is trained using a training data set 1502 . In at least one embodiment, the training framework (framework) 1504 is a PyTorch framework, while in other embodiments the training framework 1504 is a Tensorflow, Boost, Caffe, Microsoft Cognitive Toolkit/CNTK, MXNet, Chainer, Keras, Deeplearning4j, or other training framework. In at least one embodiment, the training framework 1504 trains an untrained neural network 1506 and enables it to be trained using the processing resources described herein to generate a trained neural network 1508 . In at least one embodiment, the weights may be chosen randomly or by pre-training using a deep belief network. In at least one embodiment, the training may be either supervised, partially supervised, or unsupervised.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird das untrainierte neuronale Netz 1506 unter Verwenden von beaufsichtigtem Lernen trainiert, wobei der Trainingsdatensatz 1502 eine Eingabe gepaart mit einer gewünschten Ausgabe für eine Eingabe umfasst, oder wobei der Trainingsdatensatz 1502 eine Eingabe mit einer bekannten Ausgabe umfasst und eine Ausgabe des neuronalen Netzes 1506 manuell abgestuft wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird das untrainierte neuronale Netz 1506 unter Aufsicht trainiert, verarbeitet Eingaben aus dem Trainingsdatensatz 1502 und vergleicht die resultierenden Ausgaben mit einem Satz erwarteter oder gewünschter Ausgaben. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden dann Fehler durch das untrainierte neuronale Netz 1506 zurückpropagiert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel passt das Trainings-Framework 1504 Gewichte an, die das untrainierte neuronale Netz 1506 steuern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das Trainings-Framework 1504 Werkzeuge, mit denen überwacht werden kann, wie gut das untrainierte neuronale Netzwerk 1506 zu einem Modell wie dem trainierten neuronalen Netzwerk 1508 konvergiert, das geeignet ist, auf der Grundlage bekannter Eingabedaten wie z.B. neuer Daten 1512 korrekte Antworten wie im Ergebnis 1514 zu generieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel trainiert das Trainings-Framework 1504 das untrainierte neuronale Netz 1506 wiederholt, während die Gewichte angepasst werden, um eine Ausgabe des untrainierten neuronalen Netzes 1506 unter Verwendung einer Verlustfunktion und eines Anpassungsalgorithmus, wie z.B. stochastischer Gradientenabfall, zu verfeinern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel trainiert das Trainings-Framework 1504 das untrainierte neuronale Netz 1506, bis das untrainierte neuronale Netz 1506 eine gewünschte Genauigkeit erreicht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das trainierte neuronale Netz 1508 dann zur Implementierung einer beliebigen Anzahl von maschinellen Lernoperationen eingesetzt werden.In at least one embodiment, the untrained neural network 1506 is trained using supervised learning, where the training data set 1502 includes an input paired with a desired output for an input, or where the training data set 1502 includes an input with a known output and an output of the neural network 1506 is manually graded. In at least one embodiment, the untrained neural network 1506 is trained under supervision, processes inputs from the training data set 1502, and compares the resulting outputs to a set of expected or desired outputs. Errors are then propagated back through the untrained neural network 1506 in at least one embodiment. In at least one embodiment, the training framework 1504 adjusts weights that control the untrained neural network 1506 . In at least one embodiment, the training framework 1504 includes tools to monitor how well the untrained neural network 1506 is converging to a model, such as the trained neural network 1508, that is appropriate given known input data such as new data 1512 to generate correct answers as in the result 1514. In at least one embodiment, the training framework 1504 repeatedly trains the untrained neural network 1506 while adjusting the weights to refine an output of the untrained neural network 1506 using a loss function and an adjustment algorithm such as stochastic gradient descent. In at least one embodiment, the training framework 1504 trains the untrained neural network 1506 until the untrained neural network 1506 achieves a desired accuracy. In at least one embodiment, the trained neural network 1508 can then be used to implement any number of machine learning operations.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird das untrainierte neuronale Netz 1506 unter Verwendung von unbeaufsichtigtem Lernen trainiert, wobei das untrainierte neuronale Netz 1506 versucht, sich selbst unter Verwendung unmarkierter Daten zu trainieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel enthält der Datensatz 1502 für unüberwachtes Lernen Eingabedaten ohne zugehörige Ausgabedaten oder Grundwahrheitsdaten (engl. ground truth). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das untrainierte neuronale Netz 1506 Gruppierungen innerhalb des Trainingsdatensatzes 1502 lernen und bestimmen, wie individuelle Eingaben mit dem untrainierten Datensatz 1502 in Beziehung stehen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann durch unüberwachtes Training eine selbstorganisierende Karte erzeugt werden, bei der es sich um eine Art trainiertes neuronales Netz 1508 handelt, das in der Lage ist, Operationen durchzuführen, die zur Verringerung der Dimensionalität neuer Daten 1512 nützlich sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann unüberwachtes Training auch zur Durchführung von Anomalieerkennung verwendet werden, was die Identifizierung von Datenpunkten in einem neuen Datensatz 1512 ermöglicht, die von den normalen Mustern des neuen Datensatzes 1512 abweichen.In at least one embodiment, the untrained neural network 1506 is trained using unsupervised learning, where the untrained neural network 1506 attempts to train itself using untagged data. In at least one embodiment, unsupervised learning dataset 1502 includes input data with no associated output data or ground truth data. In at least one embodiment, the untrained neural network 1506 can learn groupings within the training data set 1502 and determine how individual inputs relate to the untrained data set 1502 . In at least one embodiment, unsupervised training can produce a self-organizing map that is a type of trained neural network 1508 capable of performing operations useful in reducing the dimensionality of new data 1512 . In at least one embodiment, unsupervised training may also be used to perform anomaly detection, allowing for the identification of data points in a new data set 1512 that deviate from the new data set 1512's normal patterns.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann halbbeaufsichtigtes Lernen verwendet werden, eine Technik, bei der der Datensatz 1502 im Training eine Mischung aus markierten und nicht markierten Daten umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Trainings-Framework 1504 verwendet werden, um inkrementelles Lernen durchzuführen, z.B. durch übertragene Lerntechniken. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ermöglicht das inkrementelle Lernen dem trainierten neuronalen Netz 1508, sich an neue Daten 1512 anzupassen, ohne das Wissen zu vergessen, das während des initialen Trainings in das Netz eingegangen ist.In at least one embodiment, semi-supervised learning, a technique in which the dataset 1502 under training comprises a mixture of tagged and untagged data, may be used. In at least one embodiment, the training framework 1504 may be used to perform incremental learning, e.g., through delegated learning techniques. In at least one embodiment, incremental learning allows the trained neural network 1508 to adapt to new data 1512 without forgetting the knowledge that entered the network during initial training.

16 zeigt ein Beispiel des Datenzentrums 1600, in dem mindestens ein Ausführungsbeispiel angewendet werden kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das Datenzentrum 1600 eine Datenzentrums-Infrastrukturschicht 1610, eine Framework-Schicht 1620, eine Software-Schicht 1630 und eine Anwendungsschicht 1640. 16 16 shows an example of the data center 1600 in which at least one embodiment may be employed. In at least one embodiment, the data center 1600 includes a data center infrastructure layer 1610, a framework layer 1620, a software layer 1630, and an application layer 1640.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel, wie in 16 dargestellt, kann die Datenzentrums-Infrastrukturschicht 1610 einen Ressourcen-Orchestrator 1612, gruppierte Rechenressourcen 1614 und Knoten-Rechenressourcen („C.R.s“, engl. computing ressources) 1616(1)-1616(N) umfassen, wobei „N“ eine beliebige ganze, positive ganze Zahl repräsentiert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Knoten-C.R.s 1616(1)-1616(N) eine beliebige Anzahl von Zentraleinheiten („CPUs“) oder anderen Prozessoren (einschließlich Beschleunigern, benutzerprogrammierbaren Gate-Arrays (engl. field programmable gate arrays, FPGAs), Grafikprozessoren usw.), Speichergeräten (z.B, dynamischer Festwertspeicher), Speichergeräte (z.B. Festkörper- oder Plattenlaufwerke), Geräte für Netzwerkein-/-ausgaben („NW E/A“), Netzwerk-Switches, virtuelle Maschinen („VMs“), Leistungs- und Kühlmodule usw. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere Knoten-C.R.s aus den Knoten-C.R.s 1616(1)-1616(N) ein Server mit einer oder mehreren der oben genannten Rechenressourcen sein.In at least one embodiment, as in 16 As illustrated, the data center infrastructure layer 1610 may include a resource orchestrator 1612, clustered computing resources 1614, and node computing resources ("CRs") 1616(1)-1616(N), where "N" is any whole, represents a positive integer. In at least one embodiment, node CRs 1616(1)-1616(N) may include any number of central processing units ("CPUs") or other processors (including accelerators, field programmable gate arrays (FPGAs), GPUs, etc.), storage devices (e.g., dynamic read-only memory), storage devices (e.g., solid state or disk drives), network input/output ("NW I/O") devices, network switches, virtual machines ("VMs"), power and cooling modules, etc. In at least one embodiment, one or more node CRs from among node CRs 1616(1)-1616(N) may be a server with one or more of the above computing resources.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können gruppierte Rechenressourcen 1614 separate Gruppierungen von Knoten-C.R.s umfassen, die in einem oder mehreren Einschüben (nicht gezeigt) untergebracht sind, oder viele Schränke (engl. rack), die in Datenzentren an verschiedenen geographischen Standorten untergebracht sind (ebenfalls nicht gezeigt). Separate Gruppierungen von Knoten-C.R.s innerhalb gruppierter Rechenressourcen 1614 können gruppierte Rechen-, Netzwerk-, Speicher- oder Speicherressourcen umfassen, die zur Unterstützung einer oder mehrerer Arbeitslasten konfiguriert oder zugewiesen werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können mehrere Knoten-C.R.s einschließlich CPUs oder Prozessoren innerhalb eines oder mehrerer Schränke gruppiert sein, um Rechenressourcen zur Unterstützung einer oder mehrerer Arbeitslasten bereitzustellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere Schränke auch eine beliebige Anzahl von Leistungsmodulen, Kühlmodulen und Netzwerk-Switches in beliebiger Kombination umfassen.In at least one embodiment, clustered computing resources 1614 may include separate clusters of node C.R.s housed in one or more racks (not shown) or many racks housed in data centers in different geographic locations (also not shown). Separate groupings of node C.R.s within grouped compute resources 1614 may include grouped compute, network, memory, or storage resources that may be configured or allocated to support one or more workloads. In at least one embodiment, multiple node C.R.s including CPUs or processors may be grouped within one or more cabinets to provide computing resources in support of one or more workloads. In at least one embodiment, one or more cabinets may also include any number of power modules, cooling modules, and network switches in any combination.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Ressourcen-Orchestrator 1612 einen oder mehrere Knoten-C.R.s 1616(1)-1616(N) und/oder gruppierte Rechenressourcen 1614 konfigurieren oder anderweitig steuern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Ressourcen-Orchestrator 1612 eine Verwaltungseinheit für die Software-Design-Infrastruktur („SDI“) für das Datenzentrum 1600 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Ressourcen-Orchestrator Hardware, Software oder eine Kombination davon umfassen.In at least one embodiment, resource orchestrator 1612 may configure or otherwise control one or more node C.R.s 1616(1)-1616(N) and/or clustered computing resources 1614. In at least one embodiment, resource orchestrator 1612 may include a software design infrastructure ("SDI") manager for data center 1600 . In at least one embodiment, the resource orchestrator may include hardware, software, or a combination thereof.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel, wie in 16 gezeigt, umfasst die Framework-Schicht 1620 einen Aufgabenplaner 1632, einen Konfigurationsverwalter 1634, einen Ressourcenverwalter 1636 und ein verteiltes Dateisystem 1638. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Framework-Schicht 1620 ein Framework zur Unterstützung der Software 1632 der Software-Schicht 1630 und/oder einer oder mehrerer Anwendung(en) 1642 der Anwendungsschicht 1640 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Software 1632 oder die Anwendung(en) 1642 jeweils webbasierte Dienstsoftware oder Anwendungen umfassen, wie sie beispielsweise von Amazon Web Services, Google Cloud und Microsoft Azure bereitgestellt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Framework-Schicht 1620 eine Art freies und quelloffenes Software-Webanwendungs-Framework wie Apache Spark™ (im Folgenden „Spark“) sein, das das verteilte Dateisystem 1638 für die Verarbeitung großer Datenmengen (z.B. „große Datenmengen“) nutzen kann, ist aber nicht darauf beschränkt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Aufgabenplaner einen Spark-Treiber umfassen, um die Planung von Arbeitslasten zu erleichtern, die von verschiedenen Schichten des Datenzentrums 1600 unterstützt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Konfigurationsverwalter 1634 in der Lage sein, verschiedene Schichten wie die Software-Schicht 1630 und die Framework-Schicht 1620 einschließlich Spark und dem verteilten Dateisystem 1638 zur Unterstützung der Verarbeitung großer Datenmengen zu konfigurieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Ressourcenverwalter 1636 in der Lage sein, geclusterte oder gruppierte Rechenressourcen zu verwalten, die dem verteilten Dateisystem 1638 und dem Aufgabenplaner 1632 zugeordnet oder für deren Unterstützung zugewiesen sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können geclusterte oder gruppierte Datenverarbeitungsressourcen die gruppierte Datenverarbeitungsressource 1614 auf der Datenzentrums-Infrastrukturschicht 1610 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Ressourcenverwalter 1636 sich mit dem Ressourcen-Orchestrator 1612 koordinieren, um diese zugeordneten oder zugewiesenen Rechenressourcen zu verwalten.In at least one embodiment, as in 16 shown, the framework layer 1620 includes a task scheduler 1632, a configuration manager 1634, a resource manager 1636 and a distributed file system 1638. In at least one embodiment, the framework layer 1620 can be a framework for supporting the software 1632 of the software layer 1630 and/or one or more application(s) 1642 of the application layer 1640. In at least one embodiment, software 1632 or application(s) 1642 may each include web-based service software or applications such as those provided by Amazon Web Services, Google Cloud, and Microsoft Azure. In at least one embodiment, the framework layer 1620 may be some type of free and open source software web application framework, such as Apache Spark™ (hereinafter “Spark”), which implements the distributed file system 1638 for processing large amounts of data (e.g., “big data”). can use, but is not limited to. In at least one embodiment, the task scheduler may include a Spark driver to facilitate scheduling of workloads supported by different layers of the data center 1600. In at least one embodiment, the configuration manager 1634 may be able to configure various layers such as the software layer 1630 and the framework layer 1620 including Spark and the distributed file system 1638 to support processing large amounts of data. In at least one embodiment, resource manager 1636 may be capable of managing clustered or grouped computing resources associated with or allocated to support distributed file system 1638 and task scheduler 1632 . In at least one embodiment, clustered or clustered computing resources may include clustered computing resource 1614 at data center infrastructure layer 1610 . In at least one embodiment, the resource manager 1636 may coordinate with the resource orchestrator 1612 to manage these allocated or assigned computing resources.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Software 1632, die in der Software-Schicht 1630 enthalten ist, Software umfassen, die von mindestens Teilen der Knoten-C.R.s 1616(1)-1616(N), gruppierten Rechenressourcen 1614 und/oder dem verteilten Dateisystem 1638 der Framework-Schicht 1620 verwendet wird. Eine oder mehrere Arten von Software können unter anderem Software für die Suche nach Internet-Webseiten, E-Mail-Viren-Scan-Software, Datenbank-Software und Software für Video-Streams umfassen.In at least one embodiment, software 1632 included in the software layer 1630 may include software that is generated from at least portions of the node CRs 1616(1)-1616(N), clustered computing resources 1614, and/or the distributed file system 1638 of the Framework layer 1620 is used. One or more types of software may include, but are not limited to, Internet web site search software, e-mail virus scanning software, database software, and video streaming software.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können die Anwendung(en) 1642, die in der Anwendungsschicht 1640 enthalten ist/sind, einen oder mehrere Typen von Anwendungen umfassen, die von mindestens Teilen der Knoten-C.R.s 1616(1)-1616(N), gruppierten Rechenressourcen 1614 und/oder dem verteilten Dateisystem 1638 der Framework-Schicht 1620 verwendet werden. Eine oder mehrere Arten von Anwendungen können, ohne darauf beschränkt zu sein, eine beliebige Anzahl von Genomikanwendungen, eine kognitive Berechnung, und eine maschinelle Lernanwendung umfassen, einschließlich Trainings- oder Inferenzierungssoftware, Framework-Software für maschinelles Lernen (z.B. PyTorch, TensorFlow, Caffe usw.) oder andere maschinelle Lernanwendungen, die in Verbindung mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen verwendet werden.In at least one embodiment, the application(s) 1642 contained in the application layer 1640 may include one or more types of applications hosted by at least portions of the node C.R.s 1616(1)-1616(N), clustered computing resources 1614 and/or the distributed file system 1638 of the framework layer 1620. One or more types of applications can include, but are not limited to, any number of genomics applications, cognitive computation, and machine learning applications, including training or inference software, machine learning framework software (e.g., PyTorch, TensorFlow, Caffe, etc .) or other machine learning applications used in connection with one or more embodiments.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder von dem Konfigurationsverwalter 1634, Ressourcenverwalter 1636 und Ressourcenorchestrator 1612 eine beliebige Anzahl und Art von selbstmodifizierenden Aktionen basierend auf einer beliebigen Menge und Art von Daten, die auf eine beliebige technisch geeignete Weise erfasst wurden, durchführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können selbstmodifizierende Aktionen einen Bediener des Datenzentrums 1600 davon entlasten, möglicherweise schlechte Konfigurationsentscheidungen zu treffen und möglicherweise nicht ausgelastete und/oder leistungsschwache Teile eines Rechenzentrums zu vermeiden.In at least one embodiment, each of configuration manager 1634, resource manager 1636, and resource orchestrator 1612 may perform any number and type of self-modifying actions based on any amount and type of data collected in any technically appropriate manner. In at least one embodiment, self-modifying actions may relieve a data center 1600 operator from potentially making poor configuration decisions and potentially avoiding underutilized and/or underperforming portions of a data center.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Datenzentrum 1600 Werkzeuge, Dienste, Software oder andere Ressourcen umfassen, um ein oder mehrere maschinelle Lernmodelle zu trainieren oder Informationen unter Verwendung eines oder mehrerer maschineller Lernmodelle gemäß einem oder mehrerer hier beschriebenen Ausführungsbeispiele vorherzusagen oder abzuleiten. Beispielsweise kann gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel ein maschinelles Lernmodell durch Berechnung von Gewichtungsparametern gemäß einer Architektur eines neuronalen Netzwerks unter Verwendung der oben in Bezug auf das Datenzentrum 1600 beschriebenen Software und Rechenressourcen trainiert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können trainierte maschinelle Lernmodelle, die einem oder mehreren neuronalen Netzwerken entsprechen, zur Inferenz oder Vorhersage von Informationen unter Verwendung der oben in Bezug auf das Datenzentrum 1600 beschriebenen Ressourcen verwendet werden, indem Gewichtsparameter verwendet werden, die durch eine oder mehrere hierin beschriebene Trainingstechniken berechnet werden.In at least one embodiment, data center 1600 may include tools, services, software, or other resources to train one or more machine learning models or to predict or infer information using one or more machine learning models according to one or more embodiments described herein. For example, according to at least one embodiment, a machine learning model may be trained by computing weight parameters according to a neural network architecture using the software and computational resources described above with respect to data center 1600 . In at least one embodiment, trained machine learning models corresponding to one or more neural networks may be used to infer or predict information using the resources described above with respect to data center 1600 using weight parameters defined by one or more described herein training techniques are calculated.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Rechenzentrum CPUs, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), GPUs, FPGAs oder andere Hardware verwenden, um unter Verwendung der oben beschriebenen Ressourcen ein Training und/oder ein Inferenzieren durchzuführen. Darüber hinaus können eine oder mehrere der oben beschriebenen Software- und/oder Hardwareressourcen als Dienst konfiguriert sein, um Benutzern ein Trainieren oder Durchführen von Inferenzierung von Informationen zu ermöglichen, wie z.B. Bilderkennung, Spracherkennung oder andere Dienste mit künstlicher Intelligenz.In at least one embodiment, a data center may use CPUs, application specific integrated circuits (ASICs), GPUs, FPGAs, or other hardware to perform training and/or inference using the resources described above. Additionally, one or more of the software and/or hardware resources described above may be configured as a service to enable users to train or perform inference of information, such as image recognition, speech recognition, or other artificial intelligence services.

Inferenz - und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz - und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 im System 16 zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze, oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in the system 16 for inferring or predicting operations based, at least in part, on weight parameters calculated using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. Zum Beispiel kann ein Generierungsnetzwerk oder ein Evaluierungsnetzwerk wie in 14-16 beschrieben aufgebaut werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. For example, a generation network or an evaluation network as in 14-16 described.

17A zeigt ein Beispiel für ein autonomes Fahrzeug 1700, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das autonome Fahrzeug 1700 (hier alternativ als „Fahrzeug 1700“ bezeichnet) ohne Einschränkung ein Personenfahrzeug sein, wie z.B. ein PKW, ein LKW, ein Bus und/oder ein anderer Fahrzeugtyp, der einen oder mehrere Fahrgäste aufnimmt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 ein Sattelschlepper sein, der zum Gütertransport verwendet wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Fahrzeug 1700 ein Flugzeug, ein Roboterfahrzeug oder eine andere Art von Fahrzeug sein. 17A 17 shows an example of an autonomous vehicle 1700, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, autonomous vehicle 1700 (alternatively referred to herein as “vehicle 1700”) may be, without limitation, a passenger vehicle, such as an automobile, truck, bus, and/or other type of vehicle that accommodates one or more passengers. At least In one embodiment, vehicle 1700 may be an articulated lorry used to transport goods. In at least one embodiment, vehicle 1700 may be an aircraft, robotic vehicle, or other type of vehicle.

Autonome Fahrzeuge können im Hinblick auf den Automatisierungsgrad beschrieben werden, der von der National Highway Traffic Safety Administration („NHTSA“), einer Abteilung des US-Verkehrsministeriums, und der Society of Automotive Engineers („SAE“) „Taxonomie und Definitionen für Begriffe im Zusammenhang mit Antriebsautomatisierungssystemen für Straßenkraftfahrzeuge“ definiert wird (z. B. Norm Nr. J3016-201806, veröffentlicht am 15. Juni 2018, Norm Nr. J3016-201609, veröffentlicht am 30. September 2016, sowie frühere und zukünftige Versionen dieser Norm). In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann das Fahrzeug 1700 eine Funktionalität gemäß einer oder mehreren der Stufen 1 - 5 der autonomen Fahrstufen aufweisen. Beispielsweise kann Fahrzeug 1700 in mindestens einem Ausführungsbeispiel je nach Ausführungsbeispiel eine bedingte Automatisierung (Stufe 3), eine hohe Automatisierung (Stufe 4) und/oder eine vollständige Automatisierung (Stufe 5) aufweisen.Autonomous vehicles can be described in terms of the level of automation defined by the National Highway Traffic Safety Administration ("NHTSA"), a division of the US Department of Transportation, and the Society of Automotive Engineers ("SAE") "Taxonomy and Definitions for Terms in Relation to propulsion automation systems for road motor vehicles” (e.g. Standard No. J3016-201806 published on June 15, 2018, Standard No. J3016-201609 published on September 30, 2016, and previous and future versions of this standard). In one or more embodiments, the vehicle 1700 may have functionality according to one or more of levels 1-5 of the autonomous driving levels. For example, in at least one embodiment, vehicle 1700 may have limited automation (level 3), high automation (level 4), and/or full automation (level 5), depending on the embodiment.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 ohne Einschränkung Bestandteile wie Fahrgestell, Fahrzeugaufbau, Räder (z.B. 2, 4, 6, 8, 18 usw.), Reifen, Achsen und andere Komponenten eines Fahrzeugs umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Fahrzeug 1700 ohne Einschränkung ein Antriebssystem 1750 umfassen, wie z.B. einen Verbrennungsmotor, ein Hybrid-Elektrokraftwerk, einen vollelektrischen Motor und/oder einen anderen Antriebssystemtyp. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Antriebssystem 1750 mit einem Antriebsstrang des Fahrzeugs 1700 verbunden sein, der unter anderem ein Getriebe umfassen kann, um den Antrieb des Fahrzeugs 1700 zu ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Antriebssystem 1750 als Reaktion auf den Empfang von Signalen von einer oder mehreren Drossel/Beschleunigern 1752 gesteuert werden.In at least one embodiment, vehicle 1700 may include, without limitation, components such as a chassis, body, wheels (e.g., 2, 4, 6, 8, 18, etc.), tires, axles, and other components of a vehicle. In at least one embodiment, vehicle 1700 may include, without limitation, a propulsion system 1750, such as an internal combustion engine, hybrid electric power plant, all-electric motor, and/or other type of propulsion system. In at least one embodiment, the propulsion system 1750 may be coupled to a powertrain of the vehicle 1700, which may include, but is not limited to, a transmission to enable propulsion of the vehicle 1700. In at least one embodiment, propulsion system 1750 may be controlled in response to receiving signals from one or more throttle/accelerators 1752 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein Lenksystem 1754, das unter anderem ein Lenkrad umfassen kann, verwendet, um ein Fahrzeug 1700 zu lenken (z.B. entlang einer gewünschten Bahn oder Route), wenn ein Antriebssystem 1750 in Betrieb ist (z.B. wenn das Fahrzeug in Bewegung ist). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Lenksystem 1754 Signale von Lenkaktuator(en) 1756 empfangen. Das Lenkrad kann für die volle Funktionalität der Automatisierung (Stufe 5) optional sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Bremssensorsystem 1746 verwendet werden, um Fahrzeugbremsen als Reaktion auf den Empfang von Signalen von Bremsaktuator(en) 1748 und/oder Bremssensoren zu betätigen.In at least one embodiment, a steering system 1754, which may include, among other things, a steering wheel, is used to steer a vehicle 1700 (e.g., along a desired path or route) when a propulsion system 1750 is operational (e.g., when the vehicle is in motion ). In at least one embodiment, a steering system 1754 may receive signals from steering actuator(s) 1756 . The steering wheel can be optional for full functionality of automation (level 5). In at least one embodiment, a brake sensor system 1746 may be used to actuate vehicle brakes in response to receiving signals from brake actuator(s) 1748 and/or brake sensors.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel stellt(en) die Steuerung(en) 1736, der/die unter anderem ein oder mehrere System-on-Chips („SoCs") (nicht in 17A dargestellt) und/oder Grafikverarbeitungseinheit(en) („GPU(s)“) umfassen kann/können, Signale (z.B. repräsentativ für Befehle) an eine oder mehrere Komponenten und/oder Systeme des Fahrzeugs 1700 bereit. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können z.B. Steuerung(en) 1736 Signale zur Betätigung der Fahrzeugbremsen über Bremsaktuatoren 1748, zur Betätigung des Lenksystems 1754 über Lenkaktuator(en) 1756, zur Betätigung des Antriebssystems 1750 über Drossel/Beschleuniger 1752 senden. Steuerung(en) 1736 kann/können ein oder mehrere bordeigene (z.B. integrierte) Rechengeräte (z.B. Supercomputer) umfassen, die Sensorsignale verarbeiten und Betriebsbefehle ausgeben (z.B. Signale, die Befehle repräsentieren), um ein autonomes Fahren zu ermöglichen und/oder einen menschlichen Fahrer beim Führen des Fahrzeugs 1700 zu unterstützen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Steuerung(en) 1736 eine erste Steuerung 1736 für autonome Fahrfunktionen, eine zweite Steuerung 1736 für funktionale Sicherheitsfunktionen, eine dritte Steuerung 1736 für Funktionalität künstlicher Intelligenz (z.B. Computer Vision), eine vierte Steuerung 1736 für Infotainment-Funktionalität, eine fünfte Steuerung 1736 für Redundanz in Notfällen und/oder andere Steuerungen umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine einzelne Steuerung 1736 zwei oder mehr der oben genannten Funktionalitäten handhaben, zwei oder mehr Steuerungen 1736 können eine einzelne Funktionalität und/oder eine beliebige Kombination davon handhaben.In at least one embodiment, the controller(s) 1736, which include, among other things, one or more system-on-chips ("SoCs") (not included in 17A shown) and/or graphics processing unit(s) ("GPU(s)"), may provide signals (eg, representative of commands) to one or more vehicle 1700 components and/or systems. For example, in at least one embodiment, controller(s) 1736 may send signals to actuate vehicle brakes via brake actuators 1748 , to actuate steering system 1754 via steering actuator(s) 1756 , to actuate powertrain system 1750 via throttle/accelerator 1752 . Controller(s) 1736 may include one or more onboard (eg, integrated) computing devices (eg, supercomputers) that process sensor signals and issue operational commands (eg, signals representing commands) to enable autonomous driving and/or a human driver to assist in driving the vehicle 1700 . In at least one embodiment, controller(s) 1736 may include a first controller 1736 for autonomous driving functions, a second controller 1736 for functional safety functions, a third controller 1736 for artificial intelligence (eg, computer vision) functionality, a fourth controller 1736 for infotainment functionality, a fifth controller 1736 for emergency redundancy and/or other controllers. In at least one embodiment, a single controller 1736 can handle two or more of the above functionalities, two or more controllers 1736 can handle a single functionality and/or any combination thereof.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel stellen Steuerung(en) 1736 als Reaktion auf Sensordaten, die von einem oder mehreren Sensoren (z.B. Sensoreingaben) empfangen werden, Signale zur Steuerung einer oder mehrerer Komponenten und/oder Systeme des Fahrzeugs 1700 bereit. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Sensordaten zum Beispiel und ohne Einschränkung empfangen werden von dem/den Sensor(en) eines globalen Navigationssatellitensystems („GNSS“) 1758 (z.B. Sensor(en) des globalen Positionsbestimmungssystems (Global Positioning System), RADAR-Sensor(en) 1760, Ultraschallsensor(en) 1762, LIDAR-Sensor(en) 1764, Sensor(en) einer Trägheitsmesseinheit („IMU“) 1766 (z.B. Beschleunigungsmesser, Gyroskop(e), Magnetkompass(e), Magnetometer usw.), Mikrofon(e) 1796, Stereokamera(s) 1768, Weitwinkelkamera(s) 1770 (z.B. Fisheye-Kameras), Infrarotkamera(s) 1772, Surround-Kamera(s) 1774 (z.B. 360-Grad-Kameras), Fernkamera(s) (nicht in 17A dargestellt), Mittelbereichskamera(s) (nicht in 17A dargestellt), Geschwindigkeitssensor(en) 1744 (z.B. zur Messung der Geschwindigkeit von Fahrzeug 1700), Vibrationssensor(en) 1742, Lenksensor(en) 1740, Bremssensor(en) (z.B. als Teil des Bremssensorsystems 1746) und/oder anderen Sensortypen.In at least one embodiment, controller(s) 1736 provide signals to control one or more components and/or systems of vehicle 1700 in response to sensor data received from one or more sensors (eg, sensor inputs). In at least one embodiment, sensor data may be received from, for example and without limitation, Global Navigation Satellite System ("GNSS") sensor(s) 1758 (e.g., Global Positioning System sensor(s), RADAR sensor(s). ) 1760, ultrasonic sensor(s) 1762, LIDAR sensor(s) 1764, inertial measurement unit ("IMU") sensor(s) 1766 (eg, accelerometer, gyroscope(s), magnetic compass(es), magnetometer, etc.), microphone( e) 1796, stereo camera(s) 1768, Wide Angle Camera(s) 1770 (e.g. Fisheye Cameras), Infrared Camera(s) 1772, Surround Camera(s) 1774 (e.g. 360 Degree Cameras), Long Distance Camera(s) (not in 17A shown), mid-range camera(s) (not in 17A shown), speed sensor(s) 1744 (eg, for measuring speed of vehicle 1700), vibration sensor(s) 1742, steering sensor(s) 1740, brake sensor(s) (eg, as part of brake sensor system 1746), and/or other types of sensors.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere Steuerung(en) 1736 Eingaben (z. B. dargestellt durch Eingabedaten) von einem Kombiinstrument 1732 des Fahrzeugs 1700 empfangen und Ausgaben (z. B. dargestellt durch Ausgabedaten, Anzeigedaten usw.) über eine Mensch-Maschine-Schnittstellen- („HMI“) -Anzeige 1734, einen akustischen Signalgeber, einen Lautsprecher und/oder über andere Komponenten des Fahrzeugs 1700 bereitstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Ausgaben Informationen wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Geschwindigkeit, Zeit, Kartendaten (z.B. eine hochauflösende Karte (nicht in 17A dargestellt), Standortdaten (z.B. die Position des Fahrzeugs 1700, wie auf einer Karte), Richtung, Position anderer Fahrzeuge (z.B. ein Belegungsraster), Informationen über Objekte und den Status von Objekten, wie sie von Steuerung(en) 1736 wahrgenommen werden, usw. umfassen. Zum Beispiel kann die HMI-Anzeige 1734 in mindestens einem Ausführungsbeispiel Informationen über das Vorhandensein eines oder mehrerer Objekte (z.B. ein Straßenschild, ein Warnschild, eine Ampelumschaltung usw.) und/oder Informationen über Fahrmanöver anzeigen, die das Fahrzeug durchgeführt hat, gerade durchführt oder durchführen wird (z.B. Spurwechsel jetzt, Ausfahrt 34B in zwei Meilen, usw.).In at least one embodiment, one or more controllers 1736 may receive inputs (e.g., represented by input data) from an instrument cluster 1732 of vehicle 1700 and outputs (e.g., represented by output data, display data, etc.) via a human Provide a machine interface ("HMI") display 1734, an audible alarm, a speaker, and/or via other vehicle 1700 components. In at least one embodiment, the outputs may include information such as vehicle speed, speed, time, map data (e.g., a high-resolution map (not in 17A shown), location data (e.g., the position of vehicle 1700, as on a map), direction, position of other vehicles (e.g., an occupancy grid), information about objects and the status of objects as perceived by controller(s) 1736, etc . For example, in at least one embodiment, the HMI display 1734 may display information about the presence of one or more objects (e.g., a road sign, a warning sign, a traffic light change, etc.) and/or information about maneuvers that the vehicle has performed, is performing, or is performing will perform (e.g., change lanes now, exit 34B in two miles, etc.).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das Fahrzeug 1700 weiter eine Netzwerkschnittstelle 1724, die drahtlose Antenne(n) 1726 und/oder Modem(s) zur Kommunikation über ein oder mehrere Netzwerke verwenden kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Netzschnittstelle 1724 beispielsweise die Kommunikation über Long-Term-Evolution („LTE“), Wideband Code Division Multiple Access („WCDMA“), Universal Mobile Telecommunications System („UMTS“), Global System for Mobile Communication („GSM“), IMT-CDMA Multi-Carrier („CDMA2000“) usw. ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können drahtlose Antenne(n) 1726 auch die Kommunikation zwischen Objekten in der Umgebung (z.B. Fahrzeuge, mobile Geräte usw.) unter Verwendung von lokalen Netzwerken wie Bluetooth, Bluetooth Low Energy („LE“), Z-Wave, ZigBee usw. und/oder Breitbandnetzwerken mit geringer Leistung („LPWANs“) wie LoRaWAN, SigFox usw. ermöglichen.In at least one embodiment, the vehicle 1700 further includes a network interface 1724 that may use wireless antenna(s) 1726 and/or modem(s) to communicate over one or more networks. For example, in at least one embodiment, the network interface 1724 may support communication via Long Term Evolution ("LTE"), Wideband Code Division Multiple Access ("WCDMA"), Universal Mobile Telecommunications System ("UMTS"), Global System for Mobile Communication ( "GSM"), IMT-CDMA Multi-Carrier ("CDMA2000"), etc. In at least one embodiment, wireless antenna(s) 1726 can also enable communication between objects in the vicinity (e.g., vehicles, mobile devices, etc.) using local area networks such as Bluetooth, Bluetooth Low Energy ("LE"), Z-Wave, ZigBee etc. and/or low-power broadband networks ("LPWANs") such as LoRaWAN, SigFox, etc.

Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 im System 17A zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in the system 17A to infer or predict operations based, at least in part, on weight parameters calculated using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Roboter ein autonomes Fahrzeug sein, und die Evaluierung und Generierung von Netzwerken kann unter Verwendung eines Computersystems in dem autonomen Fahrzeug implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the robot may be an autonomous vehicle, and the evaluation and generation of networks may be implemented using a computer system in the autonomous vehicle.

17B zeigt ein Beispiel mit Kamerapositionen und Sichtfeldern für das autonome Fahrzeug 1700 der 17A gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Kamerastandpunkte und die jeweiligen Sichtfelder eine beispielhafte Darstellung und sollen nicht einschränkend ausgelegt werden. So können z.B. in mindestens einem Ausführungsbeispiel zusätzliche und/oder alternative Kameras enthalten sein und/oder die Kameras können sich an unterschiedlichen Positionen an dem Fahrzeug 1700 befinden. 17B 17 shows an example with camera positions and fields of view for the autonomous vehicle 1700 of FIG 17A according to at least one embodiment. In at least one embodiment, the camera locations and respective fields of view are exemplary and should not be construed in a limiting sense. For example, in at least one embodiment, additional and/or alternative cameras may be included and/or the cameras may be located at different locations on the vehicle 1700 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Kameratypen für Kameras unter anderem Digitalkameras umfassen, die für die Verwendung mit Komponenten und/oder Systemen von Fahrzeug 1700 ausgebildet sind. Die Kamera(s) können auf der Sicherheitsintegritätsstufe („ASIL“) B und/oder auf einer anderen ASIL-Stufe betrieben werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Kameratypen je nach Ausführungsbeispiel jede beliebige Bildaufnahmerate, wie z.B. 60 Bilder pro Sekunde (fps), 1220 fps, 240 fps usw., erreichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Kameras unter Verwenden von Rollblenden, globalen Blenden, einem anderen Blendentyp oder einer Kombination davon eingesetzt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Farbfilter-Array ein Rot-Klar-Klar-Klar-Farbfilter-Array („RCCC“), ein Rot-Klar-Klar-Klar-Blau-Farbfilter-Array („RCCB“), ein Rot-Blau-Grün-Klar-Farbfilter-Array („RBGC“), ein Foveon X3-Farbfilter-Array, ein Bayer-Sensor-Farbfilter-Array („RGGB“), ein Monochrom-Sensor-Farbfilter-Array und/oder eine andere Art von Farbfilter-Array umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Kameras mit klaren Pixeln, wie z.B. Kameras mit einem RCCC, einem RCCB und/oder einem RBGC-Farbfilterarray, verwendet werden, um die Lichtempfindlichkeit zu erhöhen.In at least one embodiment, camera types for cameras may include, but are not limited to, digital cameras configured for use with vehicle 1700 components and/or systems. The camera(s) may operate at Safety Integrity Level (“ASIL”) B and/or any other ASIL level. In at least one embodiment, the camera types can achieve any frame rate, such as 60 frames per second (fps), 1220 fps, 240 fps, etc., depending on the embodiment. In at least one embodiment, cameras may be deployed using rolling shutters, global shutters, another shutter type, or a combination thereof. In at least one embodiment, a color filter array may be a red-clear-clear-clear color filter array ("RCCC"), a Red-Clear-Clear-Clear-Blue Color Filter Array ("RCCB"), a Red-Blue-Green-Clear Color Filter Array ("RBGC"), a Foveon X3 Color Filter array, a Bayer sensor color filter array ("RGGB"), a monochrome sensor color filter array, and/or another type of color filter array. In at least one embodiment, cameras with clear pixels, such as cameras with an RCCC, an RCCB, and/or an RBGC color filter array, can be used to increase light sensitivity.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können eine oder mehrere Kameras verwendet werden, um erweiterte Funktionen von Fahrerassistenzsystemen (engl. Advanced Driver Assistance Systems, „ADAS“) auszuführen (z.B. als Teil eines redundanten oder ausfallsicheren Designs). Beispielsweise kann in mindestens einem Ausführungsbeispiel eine Multifunktions-Monokamera installiert sein, die Funktionen wie Spurhalteassistent, Verkehrszeichenassistent und intelligente Scheinwerfersteuerung umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können eine oder mehrere Kameras (z.B. alle Kameras) Bilddaten (z.B. Video) gleichzeitig aufzeichnen und bereitstellen.In at least one embodiment, one or more cameras may be used to perform advanced advanced driver assistance system (“ADAS”) functions (e.g., as part of a redundant or failsafe design). For example, in at least one embodiment, a multifunction mono camera may be installed that includes features such as lane departure warning, traffic sign assist, and intelligent headlamp control. In at least one embodiment, one or more cameras (e.g., all cameras) can record and provide image data (e.g., video) simultaneously.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können eine oder mehrere Kameras in einer Halterung montiert werden, z. B. in einer kundenspezifischen (dreidimensional („3D“) gedruckten) Baugruppe, um Streulicht und Reflexionen aus dem Fahrzeuginneren (z. B. Reflexionen vom Armaturenbrett, die in Windschutzscheibenspiegeln reflektiert werden), die die Bilddatenerfassungsfähigkeiten der Kamera stören könnten, auszuschließen. In Bezug auf Seitenspiegel-Befestigungsbaugruppen können in mindestens einem Ausführungsbeispiel Seitenspiegel-Baugruppen kundenspezifisch in 3D gedruckt werden, so dass die Kameramontageplatte der Form des Seitenspiegels entspricht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Kamera(s) in den Seitenspiegel integriert sein. Bei Seitensichtkameras können die Kameras auch in vier Säulen an jeder Ecke der Kabine integriert sein, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel.In at least one embodiment, one or more cameras may be mounted in a mount, e.g. B. in a custom (three-dimensional ("3D") printed) assembly to eliminate stray light and reflections from the vehicle interior (e.g. reflections from the dashboard reflected in windshield mirrors) that could interfere with the image data collection capabilities of the camera. With respect to side mirror mounting assemblies, in at least one embodiment, side mirror assemblies may be custom 3D printed such that the camera mounting plate conforms to the shape of the side mirror. In at least one embodiment, the camera(s) may be integrated into the side view mirror. Side view cameras may also have the cameras integrated into four pillars at each corner of the cab, according to at least one embodiment.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Kameras mit einem Sichtfeld, das Teile der Umgebung vor dem Fahrzeug 1700 umfasst (z.B. nach vorne gerichtete Kameras), für eine Rundumsicht verwendet werden, um nach vorne gerichtete Pfade und Hindernisse zu identifizieren, sowie um mit Hilfe einer oder mehrerer Steuerungen 1736 und/oder Kontroll-SoCs Informationen bereitzustellen, die für die Erstellung eines Belegungsrasters und/oder die Bestimmung bevorzugter Fahrzeugpfade entscheidend sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können nach vorne gerichtete Kameras verwendet werden, um viele der gleichen ADAS-Funktionen wie LIDAR auszuführen, einschließlich, ohne Einschränkung, Notbremsung, Fußgängererkennung und Kollisionsvermeidung. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können nach vorn gerichtete Kameras auch für ADAS-Funktionen und - Systeme verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Spurverlassenswarnungen (engl. Lane Departure Warnings, „LDW“), autonome Geschwindigkeitsregelung (engl. Autonomous Cruise Control, „ACC“) und/oder andere Funktionen wie Verkehrszeichenerkennung.In at least one embodiment, cameras with a field of view that includes portions of the environment in front of the vehicle 1700 (e.g., forward-facing cameras) can be used for all-around vision to identify forward-facing paths and obstacles, and to use one or more Provide controllers 1736 and/or control SoCs with information critical to creating an occupancy grid and/or determining preferred vehicle paths. In at least one embodiment, forward-facing cameras can be used to perform many of the same ADAS functions as LIDAR, including, without limitation, emergency braking, pedestrian detection, and collision avoidance. In at least one embodiment, forward-facing cameras may also be used for ADAS functions and systems including, but not limited to, Lane Departure Warnings ("LDW"), Autonomous Cruise Control ("ACC") ") and/or other functions such as traffic sign recognition.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Vielzahl von Kameras in einer nach vorne gerichteten Konfiguration verwendet werden, einschließlich z.B. einer monokularen Kameraplattform, die einen CMOS-Farbbildsensor („Complementary Metal Oxide Semiconductor“) umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Weitwinkelkamera 1770 zur Wahrnehmung von Objekten verwendet werden, die von der Peripherie in Sichtweite kommen (z.B. Fußgänger, kreuzender Verkehr oder Fahrräder). Obwohl nur eine Weitwinkelkamera 1770 in 17B gezeigt wird, kann es in anderen Ausführungsbeispielen beliebig viele (einschließlich null) Weitwinkelkameras 1770 auf dem Fahrzeug 1700 geben. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine beliebige Anzahl von Fernkamera(s) 1798 (z.B. ein Fern-Stereokamerapaar) zur tiefenbasierten Objekterkennung verwendet werden, insbesondere für Objekte, für die ein neuronales Netz noch nicht trainiert wurde. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Fernkameras 1798 auch zur Objekterkennung und -klassifizierung sowie zur grundlegenden Obj ektverfolgung verwendet werden.In at least one embodiment, a variety of cameras may be used in a forward-facing configuration, including, for example, a monocular camera platform that includes a color CMOS ("Complementary Metal Oxide Semiconductor") image sensor. In at least one embodiment, a wide-angle camera 1770 may be used to perceive objects coming into view from the periphery (eg, pedestrians, crossing traffic, or bicycles). Although only a wide-angle camera 1770 in 17B As shown, there may be any number (including zero) wide-angle cameras 1770 on the vehicle 1700 in other embodiments. In at least one embodiment, any number of remote camera(s) 1798 (eg, a remote stereo camera pair) may be used for depth-based object detection, particularly for objects for which a neural network has not yet been trained. In at least one embodiment, remote cameras 1798 can also be used for object detection and classification, and basic object tracking.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine beliebige Anzahl von Stereokamera(s) 1768 auch in einer nach vorn gerichteten Konfiguration enthalten sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können eine oder mehrere der Stereokamera(s) 1768 eine integrierte Steuereinheit umfassen, die eine skalierbare Verarbeitungseinheit umfasst, die eine programmierbare Logik („FPGA“) und einen Mehrkernmikroprozessor mit einer integrierten Controller Area Network („CAN“)- oder Ethernet-Schnittstelle auf einem einzigen Chip bereitstellen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine solche Einheit verwendet werden, um eine 3D-Umgebungskarte des Fahrzeugs 1700 zu generieren, einschließlich einer Entfernungsschätzung für alle Bildpunkte. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können eine oder mehrere Stereokamera(s) 1768 unter anderem einen oder mehrere kompakte Stereosicht-Sensor(en) umfassen, der/die unter anderem zwei Kameralinsen (je eine links und rechts) und einen Bildverarbeitungschip umfassen kann/können, der die Entfernung vom Fahrzeug 1700 zum Zielobjekt messen und die erzeugten Informationen (z.B. Metadaten) zur Aktivierung autonomer Notbrems- und Spurhaltewarnfunktionen verwenden kann/können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können andere Arten von Stereokamera(s) 1768 zusätzlich zu oder alternativ zu den hier beschriebenen verwendet werden.In at least one embodiment, any number of stereo camera(s) 1768 may also be included in a forward-facing configuration. In at least one embodiment, one or more of the stereo camera(s) 1768 may include an integrated controller that includes a scalable processing unit that includes programmable logic ("FPGA") and a multi-core microprocessor with an integrated controller area network ("CAN") or Ethernet interface can provide on a single chip. In at least one embodiment, such a unit can be used to generate a 3D environment map of the vehicle 1700, including a distance estimate for all pixels. In at least one embodiment, stereo camera(s) 1768 may include, among other things, one or more compact stereo vision sensor(s) that may include, among other things, two camera lenses (one each left and right) and an image processing chip that measure the distance from the vehicle 1700 to the target and the information generated data (e.g. metadata) to activate autonomous emergency braking and lane departure warning functions. In at least one embodiment, other types of stereo camera(s) 1768 may be used in addition to or as an alternative to those described herein.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Kameras mit einem Sichtfeld, das Teile der Umgebung seitlich des Fahrzeugs 1700 umfasst (z.B. Seitensichtkameras), für die Rundumsicht verwendet werden, wobei Informationen bereitgestellt werden, die zur Erstellung und Aktualisierung des Belegungsrasters sowie zur Generierung von Warnungen vor Seitenaufprall-Kollisionen verwendet werden. Zum Beispiel könnten in mindestens einem Ausführungsbeispiel Surround-Kamera(s) 1774 (z.B. vier Surround-Kameras 1774 wie in 17B gezeigt) auf Fahrzeug 1700 positioniert werden. Die Surround-Kamera(s) 1774 kann (können) ohne Einschränkung jede beliebige Anzahl und Kombination von Weitwinkelkamera(s) 1770, Fisheye-Kamera(s), 360-Grad-Kamera(s) und/oder ähnlichem umfassen. Beispielsweise können in mindestens einem Ausführungsbeispiel vier Fisheye-Kameras an der Front, am Heck und an den Seiten von Fahrzeug 1700 angeordnet sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 drei Surround-Kamera(s) 1774 (z.B. links, rechts und hinten) verwenden und eine oder mehrere andere Kamera(s) (z.B. eine nach vorne gerichtete Kamera) als vierte Surround-Kamera verwenden.In at least one exemplary embodiment, cameras with a field of view that includes parts of the surroundings to the side of the vehicle 1700 (eg, side view cameras) can be used for the all-round view, providing information that is used to create and update the occupancy grid and to generate side impact warnings. collisions are used. For example, in at least one embodiment, surround camera(s) 1774 (e.g., four surround cameras 1774 as in 17B shown) positioned on vehicle 1700. Surround camera(s) 1774 may include, without limitation, any number and combination of wide angle camera(s) 1770, fisheye camera(s), 360 degree camera(s), and/or the like. For example, four fisheye cameras may be located at the front, rear, and sides of vehicle 1700 in at least one embodiment. In at least one embodiment, the vehicle 1700 may use three surround camera(s) 1774 (eg, left, right, and rear) and use one or more other camera(s) (eg, a front-facing camera) as the fourth surround camera.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Kameras mit einem Sichtfeld, das Teile der Umgebung hinter dem Fahrzeug 1700 umfasst (z.B. Rückfahrkameras), für die Einparkhilfe, die Rundumsicht, die Warnung vor Heckaufprall und die Erstellung und Aktualisierung des Belegungsrasters verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Vielzahl von Kameras verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kameras, die auch als nach vorne gerichtete Kamera(s) geeignet sind (z.B. Fernkameras 1798 und/oder Mittelbereichskamera(s) 1776, Stereokamera(s) 1768), Infrarotkamera(s) 1772 usw.), wie hier beschrieben.In at least one embodiment, cameras with a field of view that includes portions of the environment behind the vehicle 1700 (e.g., backup cameras) may be used for parking assist, surround view, rear impact warning, and occupancy grid creation and updating. In at least one embodiment, a variety of cameras may be used, including but not limited to cameras that are also suitable as front-facing camera(s) (e.g., remote camera(s) 1798 and/or mid-range camera(s) 1776, stereo camera(s) 1768 ), infrared camera(s) 1772 etc.) as described here.

Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B angegeben. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 im System 17B zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet werden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are here in connection with 14A and or 14B specified. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in the system 17B to infer or predict operations based, at least in part, on weight parameters calculated using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Roboter ein autonomes Fahrzeug sein, und die Evaluierungs- und Generierungsnetzwerke können unter Verwendung eines Computersystems in dem autonomen Fahrzeug implementiert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Tiefenkamera, die zur Erfassung der Punktwolke eines zu greifenden Objekts verwendet wird, eine Kamera, ein Sonar, ein Radar oder ein Lidar in einem autonomen Fahrzeug.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the robot can be an autonomous vehicle, and the evaluation and generation networks can be implemented using a computer system in the autonomous vehicle. In at least one embodiment, the depth camera used to capture the point cloud of an object to be grasped is a camera, sonar, radar, or lidar in an autonomous vehicle.

17C ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Systemarchitektur für das autonome Fahrzeug 1700 der 17A zeigt, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden alle Komponenten, Merkmale und Systeme des Fahrzeugs 1700 in 17C als über einen Bus 1702 verbunden gezeigt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Bus 1702 ohne Einschränkung eine CAN-Datenschnittstelle (hier alternativ als „CAN-Bus“ bezeichnet) umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein CAN ein Netzwerk innerhalb von Fahrzeug 1700 sein, das zur Unterstützung der Steuerung verschiedener Merkmale und Funktionen von Fahrzeug 1700 verwendet wird, wie z.B. Bremsbetätigung, Beschleunigung, Bremsen, Lenkung, Scheibenwischer usw. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Bus 1702 so konfiguriert sein, dass er Dutzende oder sogar Hunderte von Knoten hat, von denen jeder seinen eigenen eindeutigen Identifikator hat (z.B. eine CAN-ID). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Bus 1702 gelesen werden, um Lenkradwinkel, Fahrgeschwindigkeit, Motordrehzahl pro Minute („RPMs“), Knopfstellungen und/oder andere Fahrzeugzustandsanzeigen zu ermitteln. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Bus 1702 ein CAN-Bus sein, der ASIL B-konform ist. 17C 17 is a block diagram depicting an example system architecture for the autonomous vehicle 1700 of FIG 17A shows, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, all of the components, features, and systems of the vehicle 1700 in 17C shown connected via a bus 1702 . In at least one embodiment, bus 1702 may include, without limitation, a CAN data interface (alternatively referred to herein as "CAN bus"). In at least one embodiment, a CAN may be a network within vehicle 1700 used to support control of various features and functions of vehicle 1700, such as brake application, acceleration, braking, steering, windshield wipers, etc. In at least one embodiment, the bus 1702 can be configured to have tens or even hundreds of nodes, each with its own unique identifier (e.g., a CAN ID). In at least one embodiment, bus 1702 may be read to determine steering wheel angles, vehicle speed, engine revolutions per minute ("RPMs"), button positions, and/or other vehicle status indicators. In at least one embodiment, bus 1702 may be a CAN bus that is ASIL B compliant.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können zusätzlich zu oder alternativ zu CAN, FlexRay und/oder Ethernet verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann es beliebig viele Busse 1702 geben, die ohne Einschränkung null oder mehr CAN-Busse, null oder mehr FlexRay-Busse, null oder mehr Ethernet-Busse und/oder null oder mehr andere Arten von Bussen unter Verwendung eines anderen Protokolls umfassen können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können zwei oder mehr Busse 1702 zur Ausführung verschiedener Funktionen und/oder zur Redundanz verwendet werden. Beispielsweise kann ein erster Bus 1702 für die Funktionalität der Kollisionsvermeidung und ein zweiter Bus 1702 für die Steuerung der Betätigung verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Bus 1702 mit jeder beliebigen Komponente des Fahrzeugs 1700 kommunizieren, und zwei oder mehr Busse 1702 können mit denselben Komponenten kommunizieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jedes von beliebig vielen Systemen auf Chip(s) („SoC(s)“) 1704, jede Steuerung(en) 1736 und/oder jeder Computer im Fahrzeug Zugriff auf dieselben Eingabedaten (z.B. Eingänge von Sensoren des Fahrzeugs 1700) haben und an einen gemeinsamen Bus, einen CAN-Bus, angeschlossen sein.In at least one embodiment, CAN, FlexRay, and/or Ethernet may be used in addition to or as an alternative. In at least one embodiment, there may be any number of buses 1702, including, without limitation, zero or more CAN buses, zero or more FlexRay buses, zero or more Ethernet buses, and/or zero or more other types of buses using any other protocol can include. In at least one embodiment, two or more buses 1702 can be used to perform different functions and/or for redundancy. For example, a first bus 1702 may be used for collision avoidance functionality and a second bus 1702 may be used for actuation control. In at least one embodiment, each bus 1702 can communicate with any component of the vehicle 1700, and two or more buses 1702 can communicate with the same components. In at least one embodiment, any of any number of systems on chip(s) ("SoC(s)") 1704, controller(s) 1736, and/or computer in the vehicle may have access to the same input data (e.g., inputs from sensors of the vehicle 1700 ) and be connected to a common bus, a CAN bus.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 eine oder mehrere Steuerungen 1736 umfassen, wie die hier in Bezug auf 17A beschriebenen. Steuerung(en) 1736 kann/können für eine Vielzahl von Funktionen verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Steuerung(en) 1736 mit beliebigen anderen Komponenten und Systemen von Fahrzeug 1700 gekoppelt und für die Steuerung von Fahrzeug 1700, künstliche Intelligenz von Fahrzeug 1700, Infotainment für Fahrzeug 1700 und/oder ähnliche Funktionen verwendet werden.In at least one embodiment, the vehicle 1700 may include one or more controllers 1736, such as those referred to herein 17A described. Controller(s) 1736 can be used for a variety of functions. In at least one embodiment, controller(s) 1736 may be coupled to any other vehicle 1700 components and systems and used for vehicle 1700 control, vehicle 1700 artificial intelligence, vehicle 1700 infotainment, and/or similar functions.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 eine beliebige Anzahl von SoCs 1704 umfassen. Jeder der SoCs 1704 kann, ohne Einschränkung, Zentraleinheiten („CPU(s)“) 1706, Grafikverarbeitungseinheiten („GPU(s)“) 1708, Prozessor(en) 1710, Cache(s) 1712, Beschleuniger (engl. accelerator) 1714, Datenspeicher 1716 und/oder andere nicht gezeigte Komponenten und Merkmale umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können SoC(s) 1704 zur Steuerung von Fahrzeug 1700 in einer Vielzahl von Plattformen und Systemen verwendet werden. Beispielsweise können SoC(s) 1704 in mindestens einem Ausführungsbeispiel in einem System (z.B. System des Fahrzeugs 1700) mit einer hochauflösenden (engl. High Definition, „HD“) Karte 1722 kombiniert werden, die Kartenaktualisierungen und/oder -aktualisierungen über die Netzschnittstelle 1724 von einem oder mehreren Servern erhalten kann (in 17C nicht dargestellt).In at least one embodiment, the vehicle 1700 may include any number of SoCs 1704 . Each of the SoCs 1704 may include, without limitation, central processing units ("CPU(s)") 1706, graphics processing units ("GPU(s)") 1708, processor(s) 1710, cache(s) 1712, accelerators 1714 , memory 1716, and/or other components and features not shown. In at least one embodiment, SoC(s) 1704 may be used to control vehicle 1700 in a variety of platforms and systems. For example, in at least one embodiment, SoC(s) 1704 may be combined in a system (e.g., vehicle 1700 system) with a high definition (“HD”) map 1722 that supports map updates and/or updates over the network interface 1724 can be obtained from one or more servers (in 17C not shown).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können die CPU(s) 1706 einen CPU-Cluster oder CPU-Komplex (hier alternativ als „CCPLEX“ bezeichnet) umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann (können) die CPU(s) 1706 mehrere Kerne und/oder Level-2-Caches („L2“) umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die CPU(s) 1706 beispielsweise acht Kerne in einer kohärenten Multiprozessor-Konfiguration umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können die CPU(s) 1706 vier Dual-Core-Cluster umfassen, wobei jedes Cluster über einen dedizierten L2-Cache (z.B. einen 2 MB großen L2-Cache) verfügt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die CPU(s) 1706 (z.B. CCPLEX) so konfiguriert sein, dass sie einen simultanen Cluster-Betrieb unterstützen, so dass jede Kombination von Clustern der CPU(s) 1706 zu einem beliebigen Zeitpunkt aktiv sein kann.In at least one embodiment, CPU(s) 1706 may comprise a CPU cluster or CPU complex (alternatively referred to herein as "CCPLEX"). In at least one embodiment, the CPU(s) 1706 may include multiple cores and/or level 2 ("L2") caches. For example, in at least one embodiment, the CPU(s) 1706 may include eight cores in a coherent multiprocessor configuration. In at least one embodiment, the CPU(s) 1706 may include four dual-core clusters, with each cluster having a dedicated L2 cache (e.g., a 2MB L2 cache). In at least one embodiment, CPU(s) 1706 (e.g., CCPLEX) may be configured to support simultaneous cluster operation, such that any combination of CPU(s) 1706 clusters may be active at any one time.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können eine oder mehrere der CPU(s) 1706 Energieverwaltungsfunktionen implementieren, die ohne Einschränkung eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen: Einzelne Hardware-Blöcke können im Leerlauf automatisch in einem Gatter von dem Taktsignal abgekoppelt werden (taktgesteuert, engl. „clock-gated“), um dynamisch Energie zu sparen; jeder Kern-Takt kann abgekoppelt werden, wenn der Kern aufgrund der Ausführung von Wait-For-Interrupt („WFI“)/Wait-For-Event („WFE“)-Instruktionen nicht aktiv Befehle ausführt; jeder Kern kann unabhängig leistungsgesteuert (engl. „power gated“) sein; jeder Kern-Cluster kann unabhängig taktgesteuert sein, wenn alle Kerne taktgesteuert oder leistungsgesteuert sind; und/oder jeder Kern-Cluster kann unabhängig leistungsgesteuert sein, wenn alle Kerne leistungsgesteuert sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können die CPU(s) 1706 ferner einen verbesserten Algorithmus zur Verwaltung von Leistungszuständen implementieren, wobei die zulässigen Leistungszustände und erwarteten Aufwachzeiten spezifiziert werden und die Hardware/Mikrocode den besten Leistungszustand bestimmt, in den Kern, Cluster und CCPLEX eintreten können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Verarbeitungskerne vereinfachte Sequenzen für den Eintritt in Leistungszustände in Software unterstützen, wobei die Arbeit auf den Mikrocode verlagert wird.In at least one embodiment, one or more of the CPU(s) 1706 may implement power management functions, including without limitation one or more of the following features: Individual hardware blocks may be automatically gated from the clock signal when idle. clock-gated") to dynamically save power; any core clock may be detached when the core is not actively executing commands due to the execution of Wait-For-Interrupt ("WFI")/Wait-For-Event ("WFE") instructions; each core can be independently power gated; each core cluster can be clocked independently if all cores are clocked or power controlled; and/or each core cluster may be independently power controlled if all cores are power controlled. In at least one embodiment, the CPU(s) 1706 may further implement an improved power state management algorithm, specifying the allowable power states and expected wake-up times, and the hardware/microcode determining the best power state to enter the core, cluster, and CCPLEX be able. In at least one embodiment, processing cores may support simplified sequences for entering power states in software, with the work being offloaded to microcode.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können GPU(s) 1708 eine integrierte GPU (hier alternativ als „iGPU“ bezeichnet) umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können GPU(s) 1708 programmierbar und für parallele Arbeitslasten effizient sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können GPU(s) 1708 einen verbesserten Tensorbefehlssatz verwenden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können GPU(s) 1708 einen oder mehrere Streaming-Mikroprozessoren umfassen, wobei jeder Streaming-Mikroprozessor einen L1-Cache (z.B. einen L1-Cache mit mindestens 96 KB Speicherkapazität) und zwei oder mehrere Streaming-Mikroprozessoren einen L2-Cache (z.B. einen L2-Cache mit 512 KB Speicherkapazität) gemeinsam nutzen können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können GPU(s) 1708 mindestens acht Streaming-Mikroprozessoren umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können GPU(s) 1708 Compute Application Programming Interface(s) (API(s)) verwenden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können GPU(s) 1708 eine oder mehrere parallele Rechnerplattformen und/oder Programmiermodelle (z. B. CUDA von NVIDIA) verwenden.In at least one embodiment, GPU(s) 1708 may include an integrated GPU (alternatively referred to herein as “iGPU”). In at least one embodiment, GPU(s) 1708 may be programmable and efficient for parallel workloads. In at least one embodiment, GPU(s) 1708 may use an enhanced tensor instruction set. In at least one embodiment, GPU(s) 1708 may include one or more streaming microprocessors, each streaming microprocessor having an L1 cache (eg, an L1 cache having at least 96 KB of storage capacity) and two or more streaming microprocessors having an L2 cache (e.g. an L2 cache with a storage capacity of 512 KB). In at least one embodiment, GPU(s) 1708 include at least eight streaming microprocessors. In at least one embodiment, GPU(s) 1708 may use Compute Application Programming Interface(s) (API(s)). In at least one embodiment, GPU(s) 1708 may utilize one or more parallel computing platforms and/or programming models (e.g., CUDA from NVIDIA).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine oder mehrere der GPU(s) 1708 leistungsoptimiert sein, um die beste Leistung in Automobil- und eingebetteten Anwendungsfällen zu erzielen. In einem Ausführungsbeispiel könnte(n) GPU(s) 1708 beispielsweise auf einem Fin-Feldeffekttransistor („FinFET“) hergestellt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Streaming-Mikroprozessor eine Anzahl von Verarbeitungskernen mit gemischter Präzision enthalten, die in mehrere Blöcke unterteilt sind. Zum Beispiel, und ohne Einschränkung, könnten 64 PF32-Kerne und 32 PF64-Kerne in vier Verarbeitungsblöcke aufgeteilt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel könnten jedem Verarbeitungsblock 16 FP32-Kerne, 8 FP64-Kerne, 16 INT32-Kerne, zwei NVIDIA TENSOR-CORES für Deep-Learning-Matrix-Arithmetik mit gemischter Präzision, ein Level-Null („L0“)-Instruktionscache, ein Warp-Planer, eine Versandeinheit und/oder eine 64 KB-Registerdatei zugewiesen sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Streaming-Mikroprozessoren unabhängige parallele Integer- und Gleitkomma-Datenpfade umfassen, um eine effiziente Ausführung von Arbeitslasten mit einer Mischung aus Rechen- und Adressierungsberechnungen zu ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Streaming-Mikroprozessoren unabhängige Thread-Planungsfunktionen umfassen, um eine feinkörnigere Synchronisierung und Zusammenarbeit zwischen parallelen Threads zu ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Streaming-Mikroprozessoren einen kombinierten L1-Daten-Cache und eine gemeinsam genutzte Speichereinheit umfassen, um die Leistung zu verbessern und gleichzeitig die Programmierung zu vereinfachen.In at least one embodiment, one or more of the GPU(s) 1708 may be performance optimized to achieve the best performance in automotive and embedded use cases. For example, in one embodiment, GPU(s) 1708 could be fabricated on a Fin Field Effect Transistor ("FinFET"). In at least one embodiment, each streaming microprocessor may include a number of mixed-precision processing cores divided into multiple blocks. For example, and without limitation, 64 PF32 cores and 32 PF64 cores could be divided into four processing blocks. In at least one embodiment, each processing block could have 16 FP32 cores, 8 FP64 cores, 16 INT32 cores, two NVIDIA TENSOR-CORES for mixed-precision deep learning matrix arithmetic, a level-zero ("L0") instruction cache , a warp scheduler, a shipping unit, and/or a 64K register file. In at least one embodiment, streaming microprocessors may include independent parallel integer and floating point data paths to enable efficient execution of workloads with a mix of computational and addressing computations. In at least one embodiment, streaming microprocessors may include independent thread scheduling functions to enable finer grained synchronization and collaboration between parallel threads. In at least one embodiment, streaming microprocessors may include a combined L1 data cache and shared memory unit to improve performance while simplifying programming.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine oder mehrere der GPU(s) 1708 einen Speicher mit hoher Bandbreite („HBM“) und/oder ein 16 GB HBM2-Speichersubsystem umfassen, um in einigen Beispielen eine Spitzenspeicherbandbreite von etwa 900 GB/Sekunde bereitzustellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann zusätzlich zum oder alternativ vom HBM-Speicher ein synchroner Grafik-Direktzugriffsspeicher („SGRAM“) verwendet werden, z.B. ein synchroner Grafik-Direktzugriffsspeicher mit doppelter Datenrate vom Typ 5 („GDDR5“).In at least one embodiment, one or more of the GPU(s) 1708 may include high-bandwidth memory ("HBM") and/or a 16GB HBM2 memory subsystem to provide peak memory bandwidth of about 900GB/second in some examples. In at least one embodiment, synchronous graphics random access memory ("SGRAM"), e.g., double data rate synchronous graphics random access memory type 5 ("GDDR5"), may be used in addition to or as an alternative to HBM memory.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können GPU(s) 1708 eine einheitliche Speichertechnologie umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Unterstützung von Address Translation Services („ATS“) verwendet werden, um GPU(s) 1708 den direkten Zugriff auf CPU(s) 1706 Seitentabellen zu ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Adressübersetzungsanforderung an die CPU(s) 1706 übermittelt werden, wenn die Speicherverwaltungseinheit („MMU“) GPU(s) 1708 einen Fehlzugriff erfährt. Als Antwort darauf kann/können die CPU(s) 1706 in ihren Seitentabellen nach einer virtuellen-zu-physischen Zuordnung der Adresse suchen und die Übersetzung zurück an die GPU(s) 1708 übertragen, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Unified Memory-Technologie einen einzigen einheitlichen virtuellen Adressraum für den Speicher sowohl der CPU(s) 1706 als auch der GPU(s) 1708 ermöglichen, wodurch die Programmierung der GPU(s) 1708 und die Portierung von Anwendungen auf die GPU(s) 1708 vereinfacht wird.In at least one embodiment, GPU(s) 1708 may include a unified memory technology. In at least one embodiment, Address Translation Services ("ATS") support may be used to allow GPU(s) 1708 direct access to CPU(s) 1706 page tables. In at least one embodiment, an address translation request may be sent to the CPU(s) 1706 when the memory management unit ("MMU") GPU(s) 1708 experiences a miss. In response, the CPU(s) 1706 may look up their page tables for a virtual-to-physical mapping of the address and transmit the translation back to the GPU(s) 1708, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, unified memory technology may enable a single unified virtual address space for memory of both CPU(s) 1706 and GPU(s) 1708, making programming of GPU(s) 1708 and porting of applications to the GPU(s) 1708 is simplified.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können die GPU(s) 1708 eine beliebige Anzahl von Zugriffszählern umfassen, die die Häufigkeit des Zugriffs von GPU(s) 1708 auf den Speicher anderer Prozessoren verfolgen können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Zugriffszähler dazu beitragen, sicherzustellen, dass Speicherseiten in den physischen Speicher des Prozessors verschoben werden, der am häufigsten auf Seiten zugreift, wodurch die Effizienz für von Prozessoren gemeinsam genutzte Speicherbereiche verbessert wird.In at least one embodiment, the GPU(s) 1708 may include any number of access counters that may track the number of times GPU(s) 1708 access the memory of other processors. In at least one embodiment, access counters may help ensure that memory pages are moved to the physical memory of the processor accessing pages most frequently, thereby improving efficiency for processor-shared memory areas.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können einer oder mehrere der SoC(s) 1704 eine beliebige Anzahl von Cache(s) 1712 umfassen, einschließlich der hier beschriebenen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel könnte(n) der/die Cache(s) 1712 beispielsweise einen Cache der Stufe drei (engl. Level Three, „L3“) umfassen, der sowohl der/den CPU(s) 1706 als auch der/den GPU(s) 1708 zur Verfügung steht (d.h. der/die sowohl der/den CPU(s) 1706 als auch der/den GPU(s) 1708 angeschlossen ist/sind). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können Cache(s) 1712 einen Rückschreib-Cache umfassen, der Zustände von Zeilen verfolgen kann, z.B. unter Verwendung eines Cache-Kohärenz-Protokolls (z.B. MEI, MESI, MSI usw.). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der L3-Cache, je nach Ausführungsbeispiel, 4 MB oder mehr umfassen, auch wenn kleinere Cache-Größen verwendet werden können.In at least one embodiment, one or more of the SoC(s) 1704 may include any number of cache(s) 1712, including those described herein. For example, in at least one embodiment, the cache(s) 1712 could comprise a level three (“L3”) cache dedicated to both the CPU(s) 1706 and the GPU(s). (s) 1708 is available (i.e., attached to both CPU(s) 1706 and GPU(s) 1708). In at least one embodiment, cache(s) 1712 may include a write-back cache that may track states of lines, e.g., using a cache coherency protocol (e.g., MEI, MESI, MSI, etc.). In at least one embodiment, the L3 cache may be 4MB or more, depending on the embodiment, although smaller cache sizes may be used.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann einer oder mehrere der SoC(s) 1704 einen oder mehrere Beschleuniger 1714 umfassen (z.B. Hardware-Beschleuniger, Software-Beschleuniger oder eine Kombination davon). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können SoC(s) 1704 einen Hardware-Beschleunigungscluster umfassen, der optimierte Hardware-Beschleuniger und/oder einen großen On-Chip-Speicher enthalten kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein großer On-Chip-Speicher (z.B. 4 MB SRAM) einen Hardware-Beschleunigungscluster zur Beschleunigung neuronaler Netze und anderer Berechnungen ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Hardware-Beschleunigungscluster unter Verwendung von GPU(s) 1708 verwendet werden, um den/die Grafikprozessor(en) 1708 zu ergänzen und den/die Grafikprozessor(en) 1708 von einigen Aufgaben zu entlasten (z.B. um mehr Zyklen des/der Grafikprozessor(en) 1708 für die Ausführung anderer Aufgaben freizugeben). In mindestens einem Ausführungsbeispiel könnte(n) der/die Beschleuniger 1714 für gezielte Arbeitsbelastungen verwendet werden (z.B. Wahrnehmung, Convolutional Neural Networks („CNNs“), rekurrierende neuronale Netze („RNNs“) usw.), die stabil genug sind, um einer Beschleunigung zugänglich zu sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein CNN auf Regionen basierende oder regionale Convolutional Neural Network („RCNNs“) und schnelle RCNNs (z.B., wie sie zur Objekterkennung verwendet werden) oder andere Arten von CNNs umfassen.In at least one embodiment, one or more of the SoC(s) 1704 may include one or more accelerators 1714 (eg, hardware accelerators, software accelerators, or a combination thereof). In at least one embodiment, SoC(s) 1704 may include a hardware acceleration cluster, which may include optimized hardware accelerators and/or large on-chip memory. In at least one embodiment, large on-chip memory (eg, 4MB SRAM) may enable a hardware acceleration cluster to speed up neural networks and other computations. In at least one embodiment, a hardware acceleration cluster using GPU(s) 1708 may be used to complement the graphics processor(s) 1708 and offload some tasks (e.g., by more cycles) from the graphics processor(s) 1708 free the graphics processor(s) 1708 to perform other tasks). In at least one embodiment, the accelerator(s) 1714 could be used for targeted workloads (e.g., perception, convolutional neural networks ("CNNs"), recurrent neural networks ("RNNs"), etc.) that are stable enough to support a acceleration to be accessible. In at least one embodiment, a CNN may include region-based or regional convolutional neural networks ("RCNNs") and fast RCNNs (eg, such as are used for object detection) or other types of CNNs.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Beschleuniger 1714 (z.B. Hardware-Beschleunigungscluster) einen/mehrere Deep Learning Accelerator(s) („DLA“) umfassen. DLA(s) können, ohne Einschränkung, eine oder mehrere Tensorverarbeitungseinheiten („TPUs“) umfassen, die so konfiguriert sein können, dass zusätzlich zehn Billionen Operationen pro Sekunde für Deep Learning-Anwendungen und Inferenzierung bereitgestellt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können TPUs Beschleuniger sein, die so konfiguriert und optimiert sind, dass sie Bildverarbeitungsfunktionen ausführen (z.B. für CNNs, RCNNs usw.). DLA(s) können weiter für einen bestimmten Satz von neuronalen Netzwerktypen und Gleitkommaoperationen sowie für die Inferenzierung optimiert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Design von DLA(s) mehr Leistung pro Millimeter bereitstellen als eine typische Allzweck-GPU und übertrifft typischerweise die Leistung einer CPU bei weitem. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können TPU(s) mehrere Funktionen ausführen, einschließlich einer Einzelinstanz-Faltungsfunktion, die beispielsweise INT8-, INT16- und FP16-Datentypen sowohl für Merkmale und Gewichte als auch Postprozessor-Funktionen unterstützt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können DLA(s) schnell und effizient neuronale Netze, insbesondere CNNs, auf verarbeiteten oder unverarbeiteten Daten für eine beliebige Vielzahl von Funktionen ausführen, darunter zum Beispiel und ohne Einschränkung: ein CNN zur Objektidentifizierung und -erkennung unter Verwendung von Daten von Kamerasensoren; ein CNN zum Abschätzen von Entfernungen unter Verwendung von Daten von Kamerasensoren; ein CNN zur Notfall-Fahrzeugerkennung und - identifizierung und -erkennung unter Verwendung von Daten von Mikrofonen 1796; ein CNN zur Gesichtserkennung und Fahrzeughalteridentifizierung unter Verwendung von Daten von Kamerasensoren; und/oder ein CNN für sicherheitsrelevante Ereignisse.In at least one embodiment, the accelerator(s) 1714 (e.g., hardware acceleration cluster) may include a Deep Learning Accelerator(s) ("DLA"). DLA(s) may include, without limitation, one or more tensor processing units ("TPUs"), which may be configured to provide an additional ten trillion operations per second for deep learning applications and inferencing. In at least one embodiment, TPUs can be accelerators configured and optimized to perform image processing functions (e.g., for CNNs, RCNNs, etc.). DLA(s) can be further optimized for a specific set of neural network types and floating point operations, as well as for inferencing. In at least one embodiment, the design of DLA(s) can provide more performance per millimeter than a typical general purpose GPU and typically far exceeds the performance of a CPU. In at least one embodiment, TPU(s) may perform multiple functions, including a single-instance convolution function that supports, for example, INT8, INT16, and FP16 data types for both features and weights, and post-processor functions. In at least one embodiment, DLA(s) can quickly and efficiently run neural networks, particularly CNNs, on processed or unprocessed data for any variety of functions including, for example and without limitation: a CNN for object identification and detection using data from camera sensors; a CNN for estimating distances using data from camera sensors; a CNN for emergency vehicle detection and identification and detection using data from microphones 1796; a CNN for facial recognition and vehicle owner identification using data from camera sensors; and/or a CNN for security-related events.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können DLA(s) jede beliebige Funktion von GPU(s) 1708 erfüllen, und unter Verwendung eines Inferenz-Beschleunigers kann ein Designer beispielsweise entweder DLA(s) oder GPU(s) 1708 für jede beliebige Funktion einsetzen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Konstrukteur beispielsweise die Verarbeitung von CNNs und Gleitkommaoperationen auf DLA(s) konzentrieren und andere Funktionen GPU(s) 1708 und/oder anderen Beschleuniger(n) 1714 überlassen.In at least one embodiment, DLA(s) may perform any function of GPU(s) 1708, and using an inference accelerator, for example, a designer may employ either DLA(s) or GPU(s) 1708 for any function. For example, in at least one embodiment, the designer may concentrate the processing of CNNs and floating point operations on DLA(s) and leave other functions to GPU(s) 1708 and/or other accelerator(s) 1714 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Beschleuniger 1714 (z.B. Hardware-Beschleunigungscluster) einen/mehrere programmierbare(n) Vision Accelerator(s) („PVA“) umfassen, der/die hier alternativ als Computer Vision Accelerator bezeichnet werden kann/können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann (können) der (die) PVA so ausgelegt und konfiguriert sein, dass er (sie) Computer-Vision-Algorithmen für Advanced Driver Assistance System („ADAS“) 1738, autonomes Fahren, Augmented Reality („AR“)-Anwendungen und/oder Virtual Reality („VR“)-Anwendungen beschleunigt. PVA(s) können ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Flexibilität bereitstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann (können) jeder PVA beispielsweise und ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von Rechnerkernen mit reduziertem Befehlssatz („RISC“), direkten Speicherzugriff („DMA“) und/oder eine beliebige Anzahl von Vektorprozessoren umfassen.In at least one embodiment, the accelerator(s) 1714 (e.g., hardware acceleration cluster) may include a programmable vision accelerator(s) ("PVA"), which may alternatively be referred to herein as a computer vision accelerator/ be able. In at least one embodiment, the PVA(s) may be designed and configured to use computer vision algorithms for Advanced Driver Assistance System ("ADAS") 1738, Autonomous Driving, Augmented Reality ("AR") ) applications and/or Virtual Reality (“VR”) applications. PVA(s) can provide a balance between performance and flexibility. In at least one embodiment, each PVA may include, for example and without limitation, any number of reduced instruction set ("RISC") cores, direct memory access ("DMA") cores, and/or any number of vector processors.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können RISC-Kerne mit Bildsensoren (z.B. Bildsensoren jeder der hier beschriebenen Kameras), Bildsignalprozessor(en) und/oder ähnlichem interagieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder RISC-Kern einen beliebigen Speicherplatz umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können RISC-Kerne je nach Ausführungsbeispiel eines von mehreren Protokollen verwenden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können RISC-Cores ein Echtzeitbetriebssystem („RTOS“) ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können RISC-Cores unter Verwendung einer oder mehrerer integrierter Schaltungsvorrichtungen, anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen („ASICs“) und/oder Speichervorrichtungen implementiert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel könnten RISC-Cores beispielsweise einen Befehlscache und/oder ein eng gekoppeltes RAM umfassen.In at least one embodiment, RISC cores may interact with image sensors (eg, image sensors of any of the cameras described herein), image signal processor(s), and/or the like. In at least one embodiment, each RISC core may include any memory location. In at least one embodiment, RISC cores may use one of several protocols, depending on the embodiment. In at least one embodiment, RISC cores can support a real-time operating system (“RTOS”) run. In at least one embodiment, RISC cores may be implemented using one or more integrated circuit devices, application specific integrated circuits ("ASICs"), and/or memory devices. For example, in at least one embodiment, RISC cores could include an instruction cache and/or tightly coupled RAM.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann DMA Komponenten von PVA(s) den Zugriff auf den Systemspeicher unabhängig von CPU(s) 1706 ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann DMA eine beliebige Anzahl von Funktionen unterstützen, die zur Optimierung von PVA bereitgestellt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Unterstützung mehrdimensionaler Adressierung und/oder zirkulärer Adressierung. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann DMA bis zu sechs oder mehr Adressierungsdimensionen unterstützen, die unter anderem Blockbreite, Blockhöhe, Blocktiefe, horizontale Blockabstufung, vertikale Blockabstufung und/oder Tiefenabstufung umfassen können.In at least one embodiment, DMA may allow components of PVA(s) to access system memory independently of CPU(s) 1706. In at least one embodiment, DMA may support any number of functions provided to optimize PVA, including but not limited to supporting multi-dimensional addressing and/or circular addressing. In at least one embodiment, DMA may support up to six or more addressing dimensions, which may include, but are not limited to, block width, block height, block depth, horizontal block gradation, vertical block gradation, and/or depth gradation.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann es sich bei Vektorprozessoren um programmierbare Prozessoren handeln, die so gestaltet sein können, dass sie die Programmierung von Algorithmen für die Bildverarbeitung effizient und flexibel ausführen und Signalverarbeitungsfähigkeiten bereitstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann PVA einen PVA-Kern und zwei vektorverarbeitende Subsystem-Partitionen umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der PVA-Kern ein Prozessor-Subsystem, DMA-Maschine(n) (z.B. zwei DMA-Maschinen) und/oder andere Peripheriegeräte umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Vektorverarbeitungs-Subsystem als primäre PVA-Verarbeitungseinheit arbeiten und eine Vektorverarbeitungseinheit („VPU“), einen Befehlscache und/oder einen Vektorspeicher (z.B. „VMEM“) umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der VPU-Kern einen digitalen Signalprozessor umfassen, wie z.B. einen Single-Instruction, Multiple Data („SIMD“), Very Long Instruction Word („VLIW“) digitalen Signalprozessor. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Kombination aus SIMD und VLIW den Durchsatz und die Geschwindigkeit verbessern.In at least one embodiment, vector processors may be programmable processors that may be designed to efficiently and flexibly perform programming of image processing algorithms and to provide signal processing capabilities. In at least one embodiment, PVA may include a PVA core and two vector processing subsystem partitions. In at least one embodiment, the PVA core may include a processor subsystem, DMA engine(s) (e.g., two DMA engines), and/or other peripherals. In at least one embodiment, the vector processing subsystem may operate as a primary PVA processing unit and may include a vector processing unit ("VPU"), an instruction cache, and/or vector memory (e.g., "VMEM"). In at least one embodiment, the VPU core may include a digital signal processor, such as a Single-Instruction, Multiple Data ("SIMD"), Very Long Instruction Word ("VLIW") digital signal processor. In at least one embodiment, a combination of SIMD and VLIW can improve throughput and speed.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder der Vektorprozessoren einen Befehlscache umfassen und an einen dedizierten Speicher gekoppelt sein. Infolgedessen kann in mindestens einem Ausführungsbeispiel jeder Vektorprozessor so konfiguriert sein, dass er unabhängig von anderen Vektorprozessoren arbeitet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Vektorprozessoren, die in einem bestimmten PVA enthalten sind, so konfiguriert werden, dass sie Datenparallelität verwenden. Beispielsweise können in mindestens einem Ausführungsbeispiel mehrere Vektorprozessoren, die in einer einzigen PVA enthalten sind, denselben Algorithmus für die Computerbilddarstellung ausführen, jedoch in verschiedenen Bereichen eines Bildes. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Vektorprozessoren, die in einer bestimmten PVA enthalten sind, gleichzeitig verschiedene Algorithmen für die Computervision auf demselben Bild ausführen oder sogar verschiedene Algorithmen auf sequentiellen Bildern oder Teilen eines Bildes ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können u.a. eine beliebige Anzahl von PVAs in einem Hardware-Beschleunigungscluster und eine beliebige Anzahl von Vektorprozessoren in jedem der PVAs enthalten sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können PVA(s) zusätzlichen ECC-Speicher (Error Correction Code) umfassen, um die Gesamtsystemsicherheit zu verbessern.In at least one embodiment, each of the vector processors may include an instruction cache and be coupled to a dedicated memory. As a result, in at least one embodiment, each vector processor can be configured to operate independently of other vector processors. In at least one embodiment, vector processors included in a particular PVA can be configured to use data parallelism. For example, in at least one embodiment, multiple vector processors contained within a single PVA may execute the same computer image rendering algorithm, but in different regions of an image. In at least one embodiment, vector processors included in a given PVA may simultaneously execute different computer vision algorithms on the same image, or even execute different algorithms on sequential images or portions of an image. In at least one embodiment, any number of PVAs may be included in a hardware acceleration cluster and any number of vector processors may be included in each of the PVAs, among others. In at least one embodiment, PVA(s) may include additional ECC (Error Correction Code) memory to improve overall system security.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können der/die Beschleuniger 1714 (z.B. Hardware-Beschleunigungscluster) ein Computervisionsnetzwerk auf einem Chip und einen statischen Direktzugriffsspeicher (engl. static random-access memory, „SRAM“) umfassen, um einen SRAM mit hoher Bandbreite und niedriger Latenz für den/die Beschleuniger 1714 bereitzustellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der On-Chip-Speicher mindestens 4 MB SRAM umfassen, das beispielsweise und ohne Einschränkung aus acht frei konfigurierbaren (engl. field-configurable) Speicherblöcken besteht, auf die sowohl durch PVA als auch durch DLA zugegriffen werden kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jedes Paar von Speicherblöcken eine Advanced Peripheral Bus („APB“)-Schnittstelle, eine Schaltungsanordnung zur Konfiguration, eine Steuerung und einen Multiplexer umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jede Art von Speicher verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können PVA und DLA über ein Grundgerüst auf Speicher zugreifen, das PVA und DLA Hochgeschwindigkeitszugriff auf Speicher ermöglicht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Backbone ein Computer Vision Network on-chip umfassen, das PVA und DLA mit dem Speicher verbindet (z.B. unter Verwendung von APB).In at least one embodiment, the accelerator(s) 1714 (e.g., hardware acceleration cluster) may include an on-chip computer vision network and static random-access memory (“SRAM”) to provide high-bandwidth, low-latency SRAM for to provide the accelerator(s) 1714. In at least one embodiment, the on-chip memory may include at least 4 MB of SRAM consisting of, for example and without limitation, eight blocks of field-configurable memory that are accessible by both PVA and DLA. In at least one embodiment, each pair of memory blocks may include an Advanced Peripheral Bus ("APB") interface, configuration circuitry, a controller, and a multiplexer. In at least one embodiment, any type of memory can be used. In at least one embodiment, PVA and DLA can access memory through a framework that allows PVA and DLA high-speed memory access. In at least one embodiment, the backbone may include an on-chip computer vision network that connects PVA and DLA to storage (e.g., using APB).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein On-Chip-Computervisionsnetzwerk eine Schnittstelle umfassen, die vor der Übertragung von Steuersignalen/Adressen/Daten bestimmt, dass sowohl PVA als auch DLA fertige und gültige Signale liefern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Schnittstelle separate Phasen und separate Kanäle für die Übertragung von Steuersignalen/Adressen/Daten sowie Burst-Kommunikationen für die kontinuierliche Datenübertragung bereitstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Schnittstelle den Normen der Internationalen Standardisierungsorganisation („ISO“) 26262 oder der Internationalen Elektrotechnischen Kommission („IEC“) 61508 entsprechen, obwohl auch andere Normen und Protokolle verwendet werden können.In at least one embodiment, an on-chip computer vision network may include an interface that determines that both PVA and DLA provide ready and valid signals prior to transmission of control signals/address/data. In at least one embodiment, an interface may provide separate phases and separate channels for control signal/address/data transmission and burst communications for continuous data transmission. In at least one version For example, an interface may conform to International Standardization Organization ("ISO") 26262 or International Electrotechnical Commission ("IEC") 61508 standards, although other standards and protocols may be used.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann einer oder mehrere der SoC(s) 1704 einen Hardware-Beschleuniger zur Echtzeit-Strahlenverfolgung (engl. ray-tracing) umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Hardware-Beschleuniger zur schnellen und effizienten Bestimmung von Positionen und Ausdehnungen von Objekten (z.B. innerhalb eines Modells der realen Welt), zur Erzeugung von Echtzeit-Visualisierungssimulationen, zur Interpretation von RADAR-Signalen, zur Synthese und/oder Analyse der Schallausbreitung, zur Simulation von SONAR-Systemen, zu einer allgemeinen Wellenausbreitungssimulation, zum Vergleich mit LIDAR-Daten zum Zwecke der Lokalisierung und/oder anderer Funktionen und/oder für andere Zwecke verwendet werden.In at least one embodiment, one or more of the SoC(s) 1704 may include a hardware accelerator for real-time ray-tracing. In at least one embodiment, a hardware accelerator can be used to quickly and efficiently determine positions and extents of objects (e.g., within a real-world model), generate real-time visualization simulations, interpret RADAR signals, synthesize, and/or analyze of sound propagation, for simulating SONAR systems, for a general wave propagation simulation, for comparison with LIDAR data for the purpose of localization and/or other functions and/or for other purposes.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel haben der/die Beschleuniger 1714 (z.B. Hardware-Beschleuniger-Cluster) ein breites Anwendungsfeld für autonomes Fahren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann PVA ein programmierbarer Visionsbeschleuniger sein, der für wichtige Verarbeitungsstufen in ADAS und autonomen Fahrzeugen verwendet werden kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Fähigkeiten von PVA gut geeignet für algorithmische Bereiche, die eine vorhersagbare Verarbeitung bei niedriger Leistung und niedriger Latenz erfordern. Mit anderen Worten, die PVA ist bei halb- oder dichten regelmäßigen Berechnungen auch bei kleinen Datensätzen, die vorhersagbare Laufzeiten mit geringer Latenz und niedriger Leistung benötigen, gut einsetzbar. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind PVAs für autonome Fahrzeuge, wie z.B. Fahrzeug 1700, so ausgelegt, dass sie klassische Algorithmen für die computergestützte Vision ausführen können, da sie effizient bei der Objekterkennung sind und mit ganzzahliger Mathematik arbeiten.In at least one embodiment, the accelerator(s) 1714 (e.g., hardware accelerator cluster) have a wide range of applications for autonomous driving. In at least one embodiment, PVA can be a programmable vision accelerator that can be used for key processing stages in ADAS and autonomous vehicles. In at least one embodiment, the capabilities of PVA are well suited to algorithmic domains that require predictable, low-performance, low-latency processing. In other words, the PVA performs well in semi- or densely regular computations even on small data sets that require predictable, low-latency, low-performance runtimes. In at least one embodiment, PVAs for autonomous vehicles, such as vehicle 1700, are designed to execute classical computer-aided vision algorithms because they are efficient at object recognition and use integer mathematics.

Zum Beispiel wird gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel der Technologie PVA zur Durchführung von Computer-Stereo-Vision verwendet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann in einigen Beispielen ein auf semi-globalem Matching basierender Algorithmus verwendet werden, obwohl dies keine Einschränkung darstellen soll. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwenden Anwendungen für das autonome Fahren der Stufe 3-5 Bewegungsabschätzungen/Stereo-Matching während des Betriebs (engl. on-thefly) (z.B. Struktur aus Bewegung, Fußgängererkennung, Fahrspurerkennung usw.). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die PVA bei Eingaben von zwei monokularen Kameras eine Computer-Stereo-Visions-Funktion ausführen.For example, according to at least one embodiment of the technology, PVA is used to perform computer stereo vision. In at least one embodiment, although not intended to be limiting, an algorithm based on semi-global matching may be used in some examples. In at least one embodiment, Level 3-5 autonomous driving applications use on-the-fly motion estimation/stereo matching (e.g., texture from motion, pedestrian detection, lane detection, etc.). In at least one embodiment, the PVA can perform a computer stereo vision function with inputs from two monocular cameras.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann PVA zur Durchführung eines dichten optischen Flusses verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel könnte PVA beispielsweise unbearbeitete RADAR-Daten verarbeiten (z.B. unter Verwendung einer 4D-Fast-Fourier-Transformation), um verarbeitete RADAR-Daten bereitzustellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird PVA für die Verarbeitung einer Laufzeit-Tiefe verwendet, indem z.B. unbearbeitete Laufzeitdaten verarbeitet werden, um verarbeitete Laufzeitdaten bereitzustellen.In at least one embodiment, PVA may be used to perform dense optical flow. For example, in at least one embodiment, PVA could process raw RADAR data (e.g., using a 4D Fast Fourier Transform) to provide processed RADAR data. In at least one embodiment, PVA is used for runtime depth processing, such as processing raw runtime data to provide processed runtime data.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann DLA dazu verwendet werden, eine beliebige Art von Netzwerk zu betreiben, um Kontrolle und Fahrsicherheit zu verbessern, beispielsweise und ohne Einschränkung ein neuronales Netzwerk, das für jede Objekterkennung ein Maß an Konfidenz ausgibt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Konfidenz als Wahrscheinlichkeit repräsentiert oder interpretiert werden oder als Bereitstellung eines relativen „Gewichts“ jeder Detektion im Vergleich zu anderen Detektionen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ermöglicht die Konfidenz einem System, weitere Entscheidungen darüber zu treffen, welche Entdeckungen als echte positive Entdeckungen und nicht als falsch positive Entdeckungen angesehen werden sollten. Beispielsweise kann ein System in mindestens einem Ausführungsbeispiel einen Schwellenwert für die Konfidenz festlegen und nur solche Entdeckungen als echte positive Entdeckungen betrachten, die den Schwellenwert überschreiten. In einem Ausführungsbeispiel, in dem ein automatisches Notbremssystem („AEB“) verwendet wird, würden falsch-positive Erkennungen bewirken, dass das Fahrzeug automatisch eine Notbremsung durchführt, was offensichtlich unerwünscht ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können sehr zuverlässige Erkennungen als Auslöser für AEB in Betracht gezogen werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann DLA ein neuronales Netz zur Regression des Konfidenzwertes betreiben. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das neuronale Netz als Eingabe mindestens eine Teilmenge von Parametern verwenden, wie z.B. die Abmessungen der Bounding Box, die (z.B. von einem anderen Teilsystem) erhaltene Schätzung der Bodenfläche, die Ausgabe von IMU-Sensor(en) 1766, die mit der Orientierung des Fahrzeugs 1700 korreliert, die Entfernung, 3D-Lageabschätzungen des Objekts, die von dem neuronalen Netz und/oder anderen Sensoren (z.B. LIDAR-Sensor(en) 1764 oder RADAR-Sensor(en) 1760) erhalten wurden, und andere.In at least one embodiment, DLA may be used to operate any type of network to enhance control and driving safety, such as, without limitation, a neural network that outputs a confidence level for each object detection. In at least one embodiment, confidence may be represented or interpreted as a probability or as providing a relative "weight" of each detection compared to other detections. In at least one embodiment, the confidence allows a system to make further decisions about which discoveries should be considered true positive discoveries and not false positive discoveries. For example, in at least one embodiment, a system may set a confidence threshold and only consider discoveries that exceed the threshold to be true positive discoveries. In an embodiment using an automatic emergency braking ("AEB") system, false positive detections would cause the vehicle to automatically perform emergency braking, which is obviously undesirable. In at least one embodiment, very reliable detections can be considered as triggers for AEB. In at least one embodiment, DLA may operate a neural network to regress the confidence value. In at least one embodiment, the neural network may take as input at least a subset of parameters, such as the dimensions of the bounding box, the estimate of floor area obtained (eg, from another subsystem), the output of IMU sensor(s) 1766, the correlated with vehicle 1700 orientation, range, 3D attitude estimates of the object obtained from the neural network and/or other sensors (eg, LIDAR sensor(s) 1764 or RADAR sensor(s) 1760), and others.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann einer oder mehrere der SoC(s) 1704 den/die Datenspeicher 1716 (z.B. Speicher) umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Datenspeicher 1716 ein On-Chip-Speicher von SoC(s) 1704 sein, der neuronale Netze speichern kann, die auf GPU(s) 1708 und/oder DLA ausgeführt werden sollen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Datenspeicher 1716 groß genug sein, um aus Gründen der Redundanz und Sicherheit mehrere Instanzen von neuronalen Netzwerken zu speichern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Datenspeicher 1712 L2- oder L3-Cache(s) umfassen.In at least one embodiment, one or more of the SoC(s) 1704 may include the data storage(s) 1716 (e.g., memory). In at least one embodiment, data store(s) 1716 may be on-chip memory of SoC(s) 1704 that may store neural networks to be executed on GPU(s) 1708 and/or DLA. In at least one embodiment, data store(s) 1716 may be large enough to store multiple instances of neural networks for redundancy and security. In at least one embodiment, data store(s) 1712 may include L2 or L3 cache(s).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann einer oder mehrere der SoC(s) 1704 eine beliebige Anzahl von Prozessor(en) 1710 (z.B. eingebettete Prozessoren) umfassen. Der/die Prozessor(en) 1710 kann/können einen Boot- und Energieverwaltungsprozessor umfassen, bei dem es sich um einen dedizierten Prozessor und ein Subsystem handeln kann, die die Bootleistung und -verwaltungsfunktionen und die damit verbundene Sicherheitsdurchsetzung übernehmen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Boot- und Energieverwaltungsprozessor Teil der Boot-Sequenz des SoC(s) 1704 sein und zur Laufzeit Energieverwaltungsdienste bereitstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Bootleistungs- und -verwaltungsprozessor Takt- und Spannungsprogrammierung, Unterstützung bei Zustandsübergängen im System mit geringerem Stromverbrauch, Verwaltung der Thermik und Temperatursensoren der SoC(s) 1704 und/oder Verwaltung der Stromversorgungszustände der SoC(s) 1704 bereitstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Temperatursensor als Ringoszillator implementiert werden, dessen Ausgangsfrequenz proportional zur Temperatur ist, und SoC(s) 1704 kann/können Ringoszillatoren verwenden, um Temperaturen von CPU(s) 1706, GPU(s) 1708 und/oder Beschleuniger(n) 1714 zu erfassen. Wenn in mindestens einem Ausführungsbeispiel festgestellt wird, dass die Temperaturen einen Schwellenwert überschreiten, dann kann der Boot- und Leistungsverwaltungsprozessor in eine Temperaturfehlerroutine eintreten und den (die) SoC(s) 1704 in einen Zustand geringerer Leistung versetzen und/oder das Fahrzeug 1700 in einen sicheren Stopp-Modus versetzen (z.B. das Fahrzeug 1700 in einen sicheren Stopp-Modus bringen).In at least one embodiment, one or more of the SoC(s) 1704 may include any number of processor(s) 1710 (e.g., embedded processors). The processor(s) 1710 may include a boot and power management processor, which may be a dedicated processor and subsystem that performs boot performance and management functions and associated security enforcement. In at least one embodiment, the boot and power management processor may be part of the boot sequence of the SoC(s) 1704 and provide power management services at runtime. In at least one embodiment, the boot power and management processor may provide clock and voltage programming, support for state transitions in the system with lower power consumption, management of thermal and temperature sensors of the SoC(s) 1704, and/or management of the power states of the SoC(s) 1704. In at least one embodiment, each temperature sensor may be implemented as a ring oscillator whose output frequency is proportional to temperature, and SoC(s) 1704 may use ring oscillators to measure CPU(s) 1706, GPU(s) 1708, and/or accelerator(s) temperatures. n) 1714 to record. In at least one embodiment, if temperatures are determined to exceed a threshold, then the boot and power management processor may enter a temperature fault routine and place the SoC(s) 1704 in a lower performance state and/or the vehicle 1700 in a lower power state Place the vehicle in safe stop mode (e.g. place the vehicle 1700 in a safe stop mode).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Prozessor(en) 1710 weiter einen Satz eingebetteter Prozessoren umfassen, die als Audioverarbeitungs-Engine dienen können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Audioverarbeitungs-Engine ein Audio-Subsystem sein, das volle Hardware-Unterstützung für Mehrkanal-Audio über mehrere Schnittstellen und eine breite und flexible Palette von Audio-E/A-Schnittstellen ermöglicht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Audioverarbeitungs-Engine ein dedizierter Prozessorkern mit einem digitalen Signalprozessor mit dediziertem RAMIn at least one embodiment, processor(s) 1710 may further include a set of embedded processors that may serve as an audio processing engine. In at least one embodiment, an audio processing engine may be an audio subsystem that enables full hardware support for multi-channel audio across multiple interfaces and a wide and flexible range of audio I/O interfaces. In at least one embodiment, the audio processing engine is a dedicated processor core having a digital signal processor with dedicated RAM

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Prozessor(en) 1710 weiter eine immer eingeschaltete Prozessor-Engine umfassen, die die notwendigen Hardware-Features zur Unterstützung der Verwaltung von Sensoren mit geringer Leistung und von Aufweck-Anwendungsfällen bereitstellen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die immer eingeschaltete Prozessor-Engine ohne Einschränkung einen Prozessorkern, einen eng gekoppelten RAM-Speicher, unterstützende Peripheriegeräte (z.B. Timer und Interrupt-Steuerung), verschiedene E/A-Steuerungs-Peripheriegeräte und Routing-Logik umfassen.In at least one embodiment, processor(s) 1710 may further include an always-on processor engine that may provide the necessary hardware features to support management of low-power sensors and wake-up use cases. In at least one embodiment, the always-on processor engine may include, without limitation, a processor core, tightly coupled RAM memory, supporting peripherals (e.g., timers and interrupt controllers), various I/O control peripherals, and routing logic.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Prozessor(en) 1710 weiter eine Sicherheits-Cluster-Engine umfassen, die, ohne Einschränkung, ein dediziertes Prozessor-Subsystem zur Handhabung der Sicherheitsverwaltung für Automobilanwendungen umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Sicherheits-Cluster-Engine ohne Einschränkung zwei oder mehr Prozessorkerne, einen eng gekoppelten RAM-Speicher, unterstützende Peripheriegeräte (z.B. Timer, eine Interrupt-Steuerung usw.) und/oder Routing-Logik umfassen. In einem Sicherheitsmodus können zwei oder mehr Kerne in mindestens einem Ausführungsbeispiel in einem Lockstep-Modus arbeiten und als ein einziger Kern mit Vergleichslogik zur Erkennung von Unterschieden zwischen ihren Operationen fungieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Prozessor(en) 1710 weiter eine Echtzeit-Kamera-Engine umfassen, die unter anderem ein dediziertes Prozessor-Subsystem zur Handhabung der Echtzeit-Kameraverwaltung umfassen kann/können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Prozessor(en) 1710 weiter einen Signalprozessor mit hohem Dynamikbereich umfassen, der unter anderem einen Bildsignalprozessor umfassen kann, bei dem es sich um eine Hardware-Engine handelt, die Teil der Kameraverarbeitungs-Pipeline ist.In at least one embodiment, the processor(s) 1710 may further include a security cluster engine that includes, without limitation, a dedicated processor subsystem for handling security management for automotive applications. In at least one embodiment, the security cluster engine may include, without limitation, two or more processor cores, tightly coupled RAM memory, supporting peripherals (e.g., timers, an interrupt controller, etc.), and/or routing logic. In a security mode, in at least one embodiment, two or more cores may operate in a lockstep mode and act as a single core with comparison logic to detect differences between their operations. In at least one embodiment, the processor(s) 1710 may further include a real-time camera engine, which may include, among other things, a dedicated processor subsystem for handling real-time camera management. In at least one embodiment, processor(s) 1710 may further include a high dynamic range signal processor, which may include, among other things, an image signal processor, which is a hardware engine that is part of the camera processing pipeline.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Prozessor(en) 1710 einen Videobildkompositor umfassen, bei dem es sich um einen Verarbeitungsblock handeln kann (z.B. auf einem Mikroprozessor implementiert), der Videonachbearbeitungsfunktionen implementiert, die von einer Videowiedergabeanwendung benötigt werden, um das endgültige Bild für das Wiedergabefenster zu erzeugen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Videobildkompositor eine Korrektur der Linsenverzerrung an der (den) Weitwinkelkamera(s) 1770, der (den) Surround-Kamera(s) 1774 und/oder dem (den) Sensor(en) der Überwachungskamera(s) in der Kabine durchführen. Gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel werden kabineninterne Überwachungskamerasensoren vorzugsweise durch ein neuronales Netzwerk überwacht, das auf einer anderen Instanz von SoC 1704 läuft und so konfiguriert ist, dass es Ereignisse in der Kabine identifiziert und entsprechend reagiert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein System in der Kabine ohne Einschränkung Lippenlesen durchführen, um den Mobilfunkdienst zu aktivieren und einen Telefonanruf zu tätigen, E-Mails zu diktieren, den Bestimmungsort des Fahrzeugs zu ändern, das Infotainmentsystem und die Einstellungen des Fahrzeugs zu aktivieren oder zu ändern oder sprachaktiviertes Websurfen bereitzustellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind bestimmte Funktionen für den Fahrer verfügbar, wenn das Fahrzeug in einem autonomen Modus betrieben wird, und werden andernfalls deaktiviert.In at least one embodiment, processor(s) 1710 may include a video image compositor, which may be a processing block (e.g., implemented on a microprocessor) that implements video post-processing functions required by a video playback application to produce the final to generate an image for the playback window. In at least one embodiment, the video image compositor may perform lens distortion correction on the wide-angle camera(s) 1770, the surround camera(s) 1774, and/or the sensor(s) of the surveillance camera(s) in perform in the cabin. In accordance with at least one embodiment, in-cabin surveillance camera sensors are preferably monitored by a neural network running on another instance of SoC 1704 configured to identify events in the cabin and respond accordingly. In at least one embodiment, an in-cabin system may, without limitation, perform lip reading to activate cellular service and make a phone call, dictate emails, change the vehicle's destination, activate or close the vehicle's infotainment system and settings change or provide voice-activated web surfing. In at least one embodiment, certain functions are available to the driver when the vehicle is operating in an autonomous mode and are disabled otherwise.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Videobildkompositor eine verbesserte zeitliche Rauschunterdrückung sowohl für die räumliche als auch für die zeitliche Rauschunterdrückung umfassen. Zum Beispiel kann in mindestens einem Ausführungsbeispiel, in dem Bewegung in einem Video auftritt, die Rauschunterdrückung räumliche Informationen entsprechend gewichten, wodurch das Gewicht der von benachbarten Frames bereitgestellten Informationen verringert wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel, in dem ein Bild oder ein Teil eines Bildes keine Bewegung umfasst, kann die vom Videobildkompositor durchgeführte zeitliche Rauschunterdrückung Informationen aus dem vorherigen Bild verwenden, um das Rauschen im aktuellen Bild zu reduzieren.In at least one embodiment, the video image compositor may include improved temporal denoising for both spatial and temporal denoising. For example, in at least one embodiment where motion occurs in a video, noise reduction may weight spatial information accordingly, thereby reducing the weight of information provided by neighboring frames. In at least one embodiment where an image or portion of an image does not include motion, the temporal noise reduction performed by the video image compositor may use information from the previous image to reduce noise in the current image.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Videobildkompositor auch so konfiguriert sein, dass er eine Stereoentzerrung auf den Einzelbildern der eingegebenen Stereolinsen durchführt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Videobildkompositor weiter für die Komposition von Benutzeroberflächen verwendet werden, wenn der Desktop des Betriebssystems verwendet wird und die GPU(s) 1708 nicht erforderlich ist/sind, um kontinuierlich neue Oberflächen zu rendern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Videobildkompositor unter Verwendung des Videobildkompositors zur Entlastung des/der Grafikprozessor(en) 1708 verwendet werden, wenn der/die Grafikprozessor(en) 1708 eingeschaltet ist/sind und aktiv 3D-Rendering durchführt/durchführen, um die Leistung und Reaktionsfähigkeit zu verbessern.In at least one embodiment, the video image compositor may also be configured to perform stereo equalization on the input stereo lens frames. In at least one embodiment, the video image compositor may be further used for user interface composition when the operating system desktop is used and the GPU(s) 1708 is/are not required to continually render new interfaces. In at least one embodiment, the video image compositor may be used using the video image compositor to offload the graphics processor(s) 1708 when the graphics processor(s) 1708 is/are powered on and actively performing 3D rendering to improve performance and improve responsiveness.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere SoC(s) 1704 weiter eine serielle MIPI-Schnittstelle (engl. Mobile Industry Processor Interface) für Kameras zum Empfang von Video und Eingaben von Kameras, eine Hochgeschwindigkeitsschnittstelle und/oder einen Videoeingangsblock umfassen, der für Kamera- und zugehörige Pixeleingabefunktionen verwendet werden kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere SoC(s) 1704 weiter eine(n) Ein-/Ausgabesteuerung(en) umfassen, die durch Software gesteuert und zum Empfang von E/A-Signalen verwendet werden kann/können, die nicht für eine bestimmte Rolle vorgesehen sind.In at least one embodiment, one or more SoC(s) 1704 may further comprise a camera Mobile Industry Processor Interface (MIPI) serial interface for receiving video and input from cameras, a high-speed interface, and/or a video input block configured for camera - and associated pixel input functions can be used. In at least one embodiment, one or more SoC(s) 1704 may further include an input/output controller(s) that may be controlled by software and used to receive I/O signals other than for a specific roles are provided.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können einer oder mehrere der SoC(s) 1704 weiter eine breite Auswahl an Peripherieschnittstellen umfassen, um die Kommunikation mit Peripheriegeräten, Audio-Codierern/Decodierern („Codecs“), Energieverwaltung und/oder anderen Geräten zu ermöglichen. SoC(s) 1704 kann/können verwendet werden, um Daten von Kameras (z.B. verbunden über Gigabit Multimedia Serial Link und Ethernet), Sensoren (z.B. LIDAR-Sensor(en) 1764, RADAR-Sensor(en) 1760 usw., die über Ethernet verbunden sein können), Daten von Bus 1702 (z.B. Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1700, Lenkradposition usw.), Daten von GNSS-Sensor(en) 1758 (z.B. verbunden über Ethernet oder CAN-Bus) usw. zu verarbeiten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere SoC(s) 1704 weiter dedizierte Hochleistungs-Massenspeichersteuerungen umfassen, die ihre eigenen DMA-Engines enthalten können und die verwendet werden können, um die CPU(s) 1706 von Routineaufgaben der Datenverwaltung zu entlasten.In at least one embodiment, one or more of the SoC(s) 1704 may further include a wide range of peripheral interfaces to enable communication with peripherals, audio encoders/decoders ("codecs"), power management, and/or other devices. SoC(s) 1704 can be used to collect data from cameras (e.g., connected via Gigabit Multimedia Serial Link and Ethernet), sensors (e.g., LIDAR sensor(s) 1764, RADAR sensor(s) 1760, etc. connected via Ethernet may be connected), data from bus 1702 (e.g., vehicle 1700 speed, steering wheel position, etc.), data from GNSS sensor(s) 1758 (e.g., connected via Ethernet or CAN bus), etc. In at least one embodiment, one or more SoC(s) 1704 may further include dedicated high-performance mass storage controllers, which may contain their own DMA engines, and which may be used to offload the CPU(s) 1706 from routine data management tasks.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können SoC(s) 1704 eine End-to-End-Plattform mit einer flexiblen Architektur sein, die die Automatisierungsebenen 3-5 umfasst und damit eine umfassende Architektur der funktionalen Sicherheit bereitstellt, die Computer Vision und ADAS-Techniken für Diversität und Redundanz nutzt und effizient einsetzt, eine Plattform für einen flexiblen, zuverlässigen Antriebssoftware-Stack zusammen mit Deep Learning-Tools bietet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können SoC(s) 1704 schneller, zuverlässiger und sogar energie- und platzsparender als konventionelle Systeme sein. Zum Beispiel kann/können in mindestens einem Ausführungsbeispiel der/die Beschleuniger 1714 in Kombination mit CPU(s) 1706, GPU(s) 1708 und Datenspeicher(n) 1716 eine schnelle, effiziente Plattform für autonome Fahrzeuge der Stufe 3-5 bereitstellen.In at least one embodiment, SoC(s) 1704 may be an end-to-end platform with a flexible architecture that includes automation levels 3-5, thereby providing a comprehensive functional safety architecture that includes computer vision and ADAS techniques for diversity and redundancy, provides a platform for a flexible, reliable drive software stack together with deep learning tools. In at least one embodiment, SoC(s) 1704 may be faster, more reliable, and even more power and space efficient than conventional systems be. For example, in at least one embodiment, the accelerator(s) 1714 in combination with CPU(s) 1706, GPU(s) 1708, and memory(s) 1716 can provide a fast, efficient platform for level 3-5 autonomous vehicles.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Algorithmen für computergestützte Vision auf CPUs ausgeführt werden, die unter Verwendung einer höheren Programmiersprache, wie z.B. der Programmiersprache C, konfiguriert werden können, um eine Vielzahl von Verarbeitungsalgorithmen für eine Vielzahl von visuellen Daten auszuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind CPUs jedoch oft nicht in der Lage, die Leistungsanforderungen vieler Anwendungen der computergestützten Vision zu erfüllen, wie z.B. diejenigen, die mit der Laufzeit und dem Stromverbrauch zusammenhängen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind viele CPUs nicht in der Lage, komplexe Objekterkennungsalgorithmen in Echtzeit auszuführen, die in fahrzeuginternen ADAS-Anwendungen und in praktischen autonomen Fahrzeugen der Stufe 3-5 verwendet wird.In at least one embodiment, computational vision algorithms may execute on CPUs that may be configured using a high level programming language, such as the C programming language, to perform a variety of processing algorithms on a variety of visual data. However, in at least one embodiment, CPUs are often unable to meet the performance requirements of many computer vision applications, such as those related to runtime and power consumption. In at least one embodiment, many CPUs are unable to execute complex real-time object detection algorithms used in in-vehicle ADAS applications and in practical level 3-5 autonomous vehicles.

Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele ermöglichen es, mehrere neuronale Netze gleichzeitig und/oder sequentiell auszuführen und die Ergebnisse miteinander zu kombinieren, um eine autonome Funktionalität des autonomen Fahrens der Stufe 3-5 zu ermöglichen. Beispielsweise kann in mindestens einem Ausführungsbeispiel ein CNN, der auf DLA oder diskreter GPU (z.B. GPU(s) 1720) ausgeführt wird, Text- und Worterkennung umfassen, so dass ein Supercomputer Verkehrszeichen lesen und verstehen kann, auch solche Zeichen, für die das neuronale Netz nicht speziell trainiert wurde. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann DLA ferner ein neuronales Netz umfassen, das in der Lage ist, Zeichen zu identifizieren, zu interpretieren und ein semantisches Verständnis von Zeichen zu liefern und dieses semantische Verständnis an Pfadplanungsmodule weiterzugeben, die auf einem CPU-Komplex laufen.The exemplary embodiments described here make it possible to execute multiple neural networks simultaneously and/or sequentially and to combine the results with one another to enable level 3-5 autonomous functionality of autonomous driving. For example, in at least one embodiment, a CNN running on DLA or discrete GPU (e.g., GPU(s) 1720) may include text and word recognition so that a supercomputer can read and understand traffic signs, including signs for which the neural network has not been specially trained. In at least one embodiment, DLA may further include a neural network capable of identifying, interpreting, and providing a semantic understanding of characters, and propagating this semantic understanding to path planning engines running on a CPU complex.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können mehrere neuronale Netze gleichzeitig betrieben werden, wie beim Fahren auf Stufe 3, 4 oder 5. Beispielsweise kann in mindestens einem Ausführungsbeispiel ein Warnschild mit der Aufschrift „Vorsicht: Blinklicht zeigt Vereisung an“ zusammen mit einem elektrischen Licht von mehreren neuronalen Netzen unabhängig oder gemeinsam interpretiert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Schild selbst durch ein erstes eingesetztes neuronales Netz (z.B. ein trainiertes neuronales Netz) als Verkehrszeichen identifiziert werden, der Text „Blinklichter zeigen Vereisungsbedingungen an“ kann durch ein zweites eingesetztes neuronales Netz interpretiert werden, das die Wegplanungssoftware des Fahrzeugs (die vorzugsweise auf CPU Complex ausgeführt wird) darüber informiert, dass beim Erkennen von Blinklichtern Vereisungsbedingungen vorliegen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann „Blinklicht“ durch den Betrieb eines dritten eingesetzten neuronalen Netzes über mehrere Einzelbilder identifiziert werden, das die Wegplanungssoftware des Fahrzeugs über das Vorhandensein (oder Fehlen) von Blinklichtern informiert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können alle drei neuronalen Netze gleichzeitig betrieben werden, z.B. innerhalb von DLA und/oder auf GPU(s) 1708.In at least one embodiment, multiple neural networks may be operated simultaneously, such as when driving at level 3, 4, or 5. For example, in at least one embodiment, a warning sign reading "Caution: Flashing Light Indicates Icing" along with an electric light from multiple neural networks Networks can be interpreted independently or together. In at least one embodiment, the sign itself may be identified as a traffic sign by a first deployed neural network (e.g., a trained neural network), the text "Flashing lights indicate icing conditions" may be interpreted by a second deployed neural network that understands the vehicle's path planning software ( preferably running on CPU Complex) that icing conditions are present when flashing lights are detected. In at least one embodiment, "turn signals" may be identified through the operation of a third deployed neural network over multiple frames that informs the vehicle's path planning software of the presence (or absence) of turn signals. In at least one embodiment, all three neural networks may operate concurrently, e.g., within DLA and/or on GPU(s) 1708.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein CNN zur Gesichtserkennung und Fahrzeughalteridentifikation Daten von Kamerasensoren verwenden, um die Anwesenheit eines autorisierten Fahrers und/oder Fahrzeughalters von Fahrzeug 1700 zu identifizieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine ständig eingeschaltete, sensorverarbeitende Engine verwendet werden, um das Fahrzeug zu entriegeln, wenn sich der Besitzer der Fahrertür nähert und die Lichter einschaltet, und um im Sicherheitsmodus das Fahrzeug zu deaktivieren, wenn der Besitzer das Fahrzeug verlässt. Auf diese Weise sind die SoC(s) 1704 für die Sicherheit gegen Diebstahl und/oder gewaltsame Autoentführung vorgesehen.In at least one embodiment, a face recognition and vehicle owner identification CNN may use data from camera sensors to identify the presence of an authorized driver and/or vehicle owner of vehicle 1700 . In at least one embodiment, an always-on sensor processing engine may be used to unlock the vehicle when the owner approaches the driver's door and turns on the lights, and to disarm the vehicle in security mode when the owner exits the vehicle. In this manner, the SoC(s) 1704 provide security against theft and/or violent car hijacking.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der CNN für die Erkennung und Identifizierung von Notfallfahrzeugen die Daten von Mikrofonen 1796 zur Erkennung und Identifizierung von Notfallfahrzeugsirenen verwenden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwenden die SoC(s) 1704 ein CNN zur Klassifizierung von Umwelt- und Stadtgeräuschen sowie zur Klassifizierung visueller Daten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird das CNN, das auf DLA läuft, trainiert, um die relative Annäherungsgeschwindigkeit des Einsatzfahrzeugs zu identifizieren (z.B. unter Verwendung des Dopplereffekts). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das CNN auch trainiert werden, Notfallfahrzeuge zu identifizieren, die spezifisch für den lokalen Bereich sind, in dem das Fahrzeug operiert, wie durch GNSS-Sensor(en) 1758 identifiziert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird das CNN beim Betrieb in Europa versuchen, europäische Sirenen zu erkennen, und in den Vereinigten Staaten wird das CNN versuchen, nur nordamerikanische Sirenen zu identifizieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Steuerprogramm unter Verwendung eines Ultraschallsensors (von Ultraschallsensoren) 1762, sobald ein Notfallfahrzeug erkannt wird, dazu verwendet werden, eine Sicherheitsroutine für das Notfallfahrzeug auszuführen, das Fahrzeug abzubremsen, zur Seite zu fahren, das Fahrzeug zu parken und/oder das Fahrzeug im Leerlauf zu halten, bis das Notfallfahrzeug (die Notfallfahrzeuge) vorbeifährt (fahren).In at least one embodiment, the CNN for emergency vehicle detection and identification may use the data from emergency vehicle siren detection and identification microphones 1796 . In at least one embodiment, the SoC(s) 1704 use a CNN to classify environmental and city sounds, as well as to classify visual data. In at least one embodiment, the CNN running on DLA is trained to identify the relative closing speed of the emergency vehicle (eg, using the Doppler effect). In at least one embodiment, the CNN can also be trained to identify emergency vehicles specific to the local area in which the vehicle is operating, as identified by GNSS sensor(s) 1758 . In at least one embodiment, when operating in Europe, CNN will attempt to identify European sirens and in the United States, CNN will attempt to identify only North American sirens. In at least one embodiment, once an emergency vehicle is detected, a control program using ultrasonic sensor(s) 1762 can be used to execute an emergency vehicle safety routine, brake the vehicle, to pull to one side, park the vehicle and/or keep the vehicle idling until the emergency vehicle(s) passes(s) passing.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Fahrzeug 1700 CPU(s) 1718 (z. B. diskrete CPU(s) oder dCPU(s)) umfassen, die über eine Hochgeschwindigkeitsverbindung (z. B. PCIe) mit SoC(s) 1704 gekoppelt werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können die CPU(s) 1718 beispielsweise einen X86-Prozessor umfassen. CPU(s) 1718 kann/können unter Verwenden beliebiger Funktionen verwendet werden, einschließlich der Arbitrierung potentiell inkonsistenter Ergebnisse zwischen ADAS-Sensoren und SoC(s) 1704 und/oder der Überwachung von Status und Zustand von Steuerung(en) 1736 und/oder einem Infotainment-System auf einem Chip („Infotainment SoC“) 1730, zum Beispiel.In at least one embodiment, vehicle 1700 may include CPU(s) 1718 (e.g., discrete CPU(s) or dCPU(s)) that may be coupled to SoC(s) 1704 via a high-speed interconnect (e.g., PCIe). . For example, in at least one embodiment, the CPU(s) 1718 may comprise an X86 processor. CPU(s) 1718 may be deployed using any functionality, including arbitrating potentially inconsistent results between ADAS sensors and SoC(s) 1704 and/or monitoring status and condition of controller(s) 1736 and/or a Infotainment system on a chip (“Infotainment SoC”) 1730, for example.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Fahrzeug 1700 GPU(s) 1720 (z. B. diskrete GPU(s) oder dGPU(s)) umfassen, die über eine Hochgeschwindigkeitsverbindung (z. B. NVIDIAs NVLINK) mit SoC(s) 1704 gekoppelt werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können GPU(s) 1720 zusätzliche Funktionalität künstlicher Intelligenz bereitstellen, z.B. durch Ausführung redundanter und/oder unterschiedlicher neuronaler Netze, und kann/können zum Trainieren und/oder Aktualisieren neuronaler Netze basierend zumindest teilweise auf Eingaben (z.B. Sensordaten) von Sensoren des Fahrzeugs 1700 verwendet werden.In at least one embodiment, vehicle 1700 may include GPU(s) 1720 (e.g., discrete GPU(s) or dGPU(s)) coupled to SoC(s) 1704 via a high-speed interconnect (e.g., NVIDIA's NVLINK). be able. In at least one embodiment, GPU(s) 1720 may provide additional artificial intelligence functionality, e.g., by running redundant and/or different neural networks, and may be used to train and/or update neural networks based at least in part on inputs (e.g., sensor data). used by vehicle 1700 sensors.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 weiter eine Netzwerkschnittstelle 1724 umfassen, die unter anderem die drahtlose(n) Antenne(n) 1726 umfassen kann (z.B. eine oder mehrere drahtlose Antennen 1726 für verschiedene Kommunikationsprotokolle, wie z.B. eine Mobilfunkantenne, eine Bluetooth-Antenne usw.). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Netzwerkschnittstelle 1724 verwendet werden, um eine drahtlose Konnektivität über das Internet mit einer Cloud (z.B. mit Server(n) und/oder anderen Netzwerkgeräten), mit anderen Fahrzeugen und/oder mit Rechengeräten (z.B. Client-Geräten von Passagieren) zu ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann zur Kommunikation mit anderen Fahrzeugen eine direkte Verbindung zwischen Fahrzeug 170 und anderen Fahrzeugen und/oder eine indirekte Verbindung (z.B. über Netzwerke und über das Internet) hergestellt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können direkte Verbindungen unter Verwendung einer Fahrzeugzu-Fahrzeug-Kommunikationsverbindung bereitgestellt werden. Eine Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationsverbindung kann Fahrzeug 1700 Informationen über Fahrzeuge in der Nähe von Fahrzeug 1700 bereitstellen (z.B. Fahrzeuge vor, seitlich und/oder hinter Fahrzeug 1700). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die vorgenannte Funktionalität Teil einer kooperativen adaptiven Geschwindigkeitsregelungsfunktionalität von Fahrzeug 1700 sein.In at least one embodiment, the vehicle 1700 may further include a network interface 1724, which may include, among other things, the wireless antenna(s) 1726 (e.g., one or more wireless antennas 1726 for various communication protocols, such as a cellular antenna, a Bluetooth antenna etc.). In at least one embodiment, network interface 1724 may be used to provide wireless connectivity over the Internet to a cloud (e.g., to server(s) and/or other network devices), to other vehicles, and/or to computing devices (e.g., passenger client devices). ) to allow. In at least one embodiment, vehicle 170 may connect directly to other vehicles and/or connect indirectly (e.g., via networks and via the Internet) to communicate with other vehicles. In at least one embodiment, direct connections may be provided using a vehicle-to-vehicle communication link. A vehicle-to-vehicle communication link may provide vehicle 1700 with information about vehicles in the vicinity of vehicle 1700 (e.g., vehicles in front, to the side, and/or behind of vehicle 1700). In at least one embodiment, the foregoing functionality may be part of a cooperative adaptive cruise control functionality of vehicle 1700 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Netzwerkschnittstelle 1724 ein SoC umfassen, das Modulations- und Demodulationsfunktionalität bereitstellt und die Steuerung(en) 1736 in die Lage versetzt, über drahtlose Netzwerke zu kommunizieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Netzwerkschnittstelle 1724 ein Hochfrequenz-Frontend für die Aufwärtskonvertierung von Basisband zu Hochfrequenz und die Abwärtskonvertierung von Hochfrequenz zu Basisband umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Frequenzumsetzungen auf jede technisch geeignete Weise durchgeführt werden. Zum Beispiel können Frequenzumwandlungen durch bekannte Verfahren und/oder unter Verwendung von Super-Heterodyne-Verfahren durchgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Hochfrequenz-Frontend-Funktionalität durch einen separaten Chip bereitgestellt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Netzwerkschnittstelle drahtlose Funktionalität für die Kommunikation über LTE, WCDMA, UMTS, GSM, CDMA2000, Bluetooth, Bluetooth LE, Wi-Fi, Z-Wave, ZigBee, LoRaWAN und/oder andere Protokolle für drahtlose Datenübertragung umfassen.In at least one embodiment, network interface 1724 may include an SoC that provides modulation and demodulation functionality and enables controller(s) 1736 to communicate over wireless networks. In at least one embodiment, the network interface 1724 may include a radio frequency front end for baseband to radio frequency upconversion and radio frequency to baseband downconversion. In at least one embodiment, frequency translations can be performed in any technically suitable manner. For example, frequency conversions can be performed by known methods and/or using super-heterodyne methods. In at least one embodiment, the radio frequency front end functionality may be provided by a separate chip. In at least one embodiment, the network interface may include wireless functionality for communication via LTE, WCDMA, UMTS, GSM, CDMA2000, Bluetooth, Bluetooth LE, Wi-Fi, Z-Wave, ZigBee, LoRaWAN, and/or other wireless data transmission protocols.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 weiter einen/mehrere Datenspeicher 1728 umfassen, der/die ohne Einschränkung einen Off-Chip-Speicher (z.B. Off-SoC(s) 1704) umfassen kann/können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Datenspeicher 1728 ohne Einschränkung ein oder mehrere Speicherelemente umfassen, darunter RAM, SRAM, dynamischer Direktzugriffsspeicher(engl. Dynamic random-access memory, „DRAM“), Video-RAM (engl. video random-access memory, „VRAM“), Flash, Festplatten und/oder andere Komponenten und/oder Geräte, die mindestens ein Datenbit speichern können.In at least one embodiment, the vehicle 1700 may further include data storage(s) 1728, which may include, without limitation, off-chip memory (e.g., off-SoC(s) 1704). In at least one embodiment, the data memory(s) 1728 may include, without limitation, one or more memory elements including RAM, SRAM, dynamic random-access memory ("DRAM"), video RAM (video random- access memory ("VRAM"), flash, hard drives, and/or other components and/or devices capable of storing at least one bit of data.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Fahrzeug 1700 weiter GNSS-Sensor(en) 1758 (z.B. GPS und/oder assistierte GPS-Sensoren) umfassen, um Funktionen der Kartierung, Wahrnehmung, Belegungsrastererstellung und/oder Wegplanung zu unterstützen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine beliebige Anzahl von GNSS-Sensor(en) 1758 verwendet werden, einschließlich z.B. und ohne Einschränkung eines GPS unter Verwendung eines USB-Anschlusses mit einer Ethernet-zu-Seriell-Brücke (z.B. RS-232).In at least one embodiment, vehicle 1700 may further include GNSS sensor(s) 1758 (eg, GPS and/or assisted GPS sensors) to support mapping, perception, mapping, and/or path planning functions. In at least one embodiment, any number of GNSS sensor(s) 1758 may be used, including but not limited to one limitation of a GPS using a USB port with an ethernet-to-serial bridge (e.g. RS-232).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 weiter RADAR-Sensor(en) 1760 umfassen. Der (die) RADAR-Sensor(en) 1760 kann (können) vom Fahrzeug 1700 für die Fahrzeugerfassung über große Entfernungen, auch bei Dunkelheit und/oder schlechten Wetterbedingungen, verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die RADAR-Funktionalitätssicherheitsstufen ASIL B sein. RADAR-Sensor(en) 1760 kann/können CAN und/oder Bus 1702 (z.B. zur Übertragung von Daten, die von RADAR-Sensor(en) 1760 erzeugt wurden) zur Steuerung und zum Zugriff auf Objektverfolgungsdaten verwenden, mit Zugriff auf Ethernet, um in einigen Beispielen auf unbearbeitete Daten zuzugreifen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Vielzahl von RADAR-Sensortypen verwendet werden. Beispielsweise und ohne Einschränkung können RADAR-Sensor(en) 1760 für die Verwendung von RADAR an der Vorderseite, Rückseite und Seite geeignet sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind ein oder mehrere RADAR-Sensor(en) 1760 Puls-Doppler-RADAR-Sensor(en).In at least one embodiment, the vehicle 1700 may further include RADAR sensor(s) 1760 . The RADAR sensor(s) 1760 may be used by the vehicle 1700 for long range vehicle detection, including in darkness and/or poor weather conditions. In at least one embodiment, the RADAR functionality assurance levels may be ASIL B. RADAR sensor(s) 1760 may use CAN and/or bus 1702 (e.g., to transmit data generated by RADAR sensor(s) 1760) for control and access object tracking data, with access to Ethernet to in some examples access raw data. In at least one embodiment, a variety of RADAR sensor types may be used. For example and without limitation, RADAR sensor(s) 1760 may be suitable for use of front, rear, and side RADAR. In at least one embodiment, one or more RADAR sensors 1760 are pulse Doppler RADAR sensors.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die RADAR-Sensor(en) 1760 verschiedene Konfigurationen umfassen, wie z.B. lange Reichweite mit engem Sichtfeld, kurze Reichweite mit weitem Sichtfeld, seitliche Abdeckung der kurzen Reichweite usw. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das RADAR über große Entfernungen für adaptive Geschwindigkeitsregelungsfunktionalität verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können RADAR-Systeme mit großer Reichweite ein breites Sichtfeld bereitstellen, das durch zwei oder mehr unabhängige Scans, z.B. innerhalb einer Reichweite von 250 m, realisiert wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann (können) der (die) RADAR-Sensor(en) 1760 bei der Unterscheidung zwischen statischen und sich bewegenden Objekten helfen und kann (können) vom ADAS-System 1738 für Notbremsassistenten und Vorwärtskollisionswarnung verwendet werden. Sensoren 1760(s), die in einem RADARSystem mit großer Reichweite enthalten sind, können ohne Einschränkung monostatisches multimodales RADAR mit mehreren (z.B. sechs oder mehr) festen RADAR-Antennen und einer Hochgeschwindigkeits-CAN- und FlexRay-Schnittstelle umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel mit sechs Antennen können vier Zentralantennen ein fokussiertes Strahlungsdiagramm erzeugen, das so ausgelegt ist, dass die Umgebung von Fahrzeugen 1700 bei höheren Geschwindigkeiten mit minimalen Störungen durch den Verkehr auf benachbarten Fahrspuren erfasst wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die beiden anderen Antennen das Sichtfeld erweitern, so dass Fahrzeuge, die in die Fahrspur des Fahrzeugs 1700 einfahren oder diese verlassen, schnell erfasst werden können.In at least one embodiment, the RADAR sensor(s) 1760 may include various configurations, such as long range with a narrow field of view, short range with a wide field of view, short range side coverage, etc. In at least one embodiment, the RADAR may over large distances are used for adaptive cruise control functionality. In at least one embodiment, long range RADAR systems can provide a wide field of view realized by two or more independent scans, e.g., within a 250 m range. In at least one embodiment, the RADAR sensor(s) 1760 can help distinguish between static and moving objects and can be used by the ADAS system 1738 for emergency brake assist and forward collision warning. Sensors 1760(s) included in a long-range RADAR system may include, without limitation, monostatic multi-mode RADAR with multiple (e.g., six or more) fixed RADAR antennas and a high-speed CAN and FlexRay interface. In at least one six-antenna embodiment, four central antennas can produce a focused radiation pattern designed to detect the surroundings of vehicles 1700 at higher speeds with minimal interference from traffic in adjacent lanes. In at least one embodiment, the other two antennas can expand the field of view so that vehicles entering or leaving the lane of vehicle 1700 can be quickly detected.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können RADAR-Systeme mittlerer Reichweite als Beispiel eine Reichweite von bis zu 160 m (vorne) oder 80 m (hinten) und ein Sichtfeld von bis zu 42 Grad (vorne) oder 150 Grad (hinten) umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können RADAR-Systeme mit kurzer Reichweite ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von RADAR-Sensor(en) 1760 umfassen, die für den Einbau an beiden Enden der hinteren Stoßstange vorgesehen sind. Wenn ein RADAR-Sensorsystem in mindestens einem Ausführungsbeispiel an beiden Enden der hinteren Stoßstange installiert wird, kann es zwei Strahlen erzeugen, die den toten Winkel im hinteren und im angrenzenden Bereich des Fahrzeugs ständig überwachen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können RADAR-Systeme mit kurzer Reichweite im ADAS-System 1738 zur Erkennung eines toten Winkels und/oder zur Unterstützung eines Spurwechsels verwendet werden.In at least one embodiment, mid-range RADAR systems may include, as an example, a range of up to 160 m (front) or 80 m (back) and a field of view of up to 42 degrees (front) or 150 degrees (back). In at least one embodiment, short-range RADAR systems may include, without limitation, any number of RADAR sensor(s) 1760 intended for installation on either end of the rear bumper. In at least one embodiment, when a RADAR sensor system is installed at both ends of the rear bumper, it can generate two beams that continuously monitor the blind spot in the rear and adjacent areas of the vehicle. In at least one embodiment, short-range RADAR systems may be used in ADAS system 1738 for blind spot detection and/or lane change assistance.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 weiter eine/mehrere Ultraschallsensor(en) 1762 umfassen. Der/die Ultraschallsensor(en) 1762, der/die vorne, hinten und/oder seitlich am Fahrzeug 1700 angebracht werden kann/können, kann/können zur Einparkhilfe und/oder zur Erstellung und Aktualisierung eines Belegungsrasters verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können eine große Vielfalt von Ultraschallsensor(en) 1762 verwendet werden, und verschiedene Ultraschallsensor(en) 1762 können für verschiedene Erfassungsbereiche (z.B. 2,5 m, 4 m) verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Ultraschallsensor(en) 1762 auf den funktionalen Sicherheitsstufen von ASIL B arbeiten.In at least one embodiment, the vehicle 1700 may further include ultrasonic sensor(s) 1762 . Ultrasonic sensor(s) 1762, which may be attached to the front, rear, and/or side of vehicle 1700, may be used for parking assistance and/or to create and update a population grid. In at least one embodiment, a wide variety of ultrasonic sensor(s) 1762 may be used, and different ultrasonic sensor(s) 1762 may be used for different detection ranges (e.g., 2.5m, 4m). In at least one embodiment, the ultrasonic sensor(s) 1762 may operate at ASIL B functional safety levels.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 einen/mehrere LIDAR-Sensor(en) 1764 umfassen. Der/die LIDAR-Sensor(en) 1764 kann/können für Objekt- und Fußgängererkennung, Notbremsung, Kollisionsvermeidung und/oder andere Funktionen verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können LIDAR-Sensor(en) 1764 der funktionalen Sicherheitsstufe ASIL B entsprechen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Fahrzeug 1700 mehrere LIDAR-Sensoren 1764 (z.B. zwei, vier, sechs usw.) umfassen, die unter Verwendung von Ethernet (z.B. zur Bereitstellung von Daten für einen Gigabit-Ethernet-Switch) bereitgestellt werden können.In at least one embodiment, the vehicle 1700 may include LIDAR sensor(s) 1764 . The LIDAR sensor(s) 1764 may be used for object and pedestrian detection, emergency braking, collision avoidance, and/or other functions. In at least one embodiment, LIDAR sensor(s) 1764 may be ASIL B functional safety level. In at least one embodiment, vehicle 1700 may include multiple LIDAR sensors 1764 (e.g., two, four, six, etc.) that may be deployed using Ethernet (e.g., to provide data to a Gigabit Ethernet switch).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können LIDAR-Sensor(en) 1764 eine Liste von Objekten und deren Entfernungen für ein Sichtfeld von 360 Grad bereitstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können kommerziell erhältliche(r) LIDAR-Sensor(en) 1764 eine angegebene Reichweite von ca. 100 m mit einer Genauigkeit von 2cm - 3cm und mit Unterstützung z.B. für eine 100 Mbps Ethernet-Verbindung aufweisen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere nicht hervorstehende LIDAR-Sensoren 1764 verwendet werden. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann der/die LIDAR-Sensor(en) 1764 als kleines Gerät implementiert werden, das in die Front, das Heck, die Seiten und/oder Ecken des Fahrzeugs 1700 eingebettet werden kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können LIDAR-Sensor(en) 1764 in einer solchen Ausführung ein horizontales Sichtfeld von bis zu 120 Grad und ein vertikales Sichtfeld von bis zu 35 Grad bereitstellen, mit einer Reichweite von 200 m selbst für Objekte mit geringem Reflexionsvermögen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können ein/mehrere frontmontierte(r) LIDAR-Sensor(en) 1764 für ein horizontales Sichtfeld zwischen 45 Grad und 135 Grad konfiguriert sein.In at least one embodiment, LIDAR sensor(s) 1764 may provide a list of objects and their distances for a 360 degree field of view. In at least one embodiment, commercially available LIDAR sensor(s) 1764 may have a specified range of approximately 100 m with an accuracy of 2 cm - 3 cm and with support for a 100 Mbps Ethernet connection, for example. In at least one embodiment, one or more non-protruding LIDAR sensors 1764 may be used. In such an embodiment, the LIDAR sensor(s) 1764 may be implemented as a small device that may be embedded in the front, rear, sides, and/or corners of the vehicle 1700 . In at least one embodiment, LIDAR sensor(s) 1764 in such an implementation can provide a horizontal field of view of up to 120 degrees and a vertical field of view of up to 35 degrees, with a range of 200 m even for objects with low reflectivity. In at least one embodiment, a front-mount LIDAR sensor(s) 1764 may be configured for a horizontal field of view between 45 degrees and 135 degrees.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können auch LIDAR-Technologien, wie z.B. 3D-Blitz-LIDAR, verwendet werden. 3D-Blitz-LIDAR verwendet einen Laserblitz als Übertragungsquelle, um die Umgebung des Fahrzeugs 1700 bis zu einer Entfernung von ca. 200 m auszuleuchten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Blitz-LIDAR-Einheit ohne Einschränkung einen Rezeptor, der die Laserpulslaufzeit und das reflektierte Licht auf jedem Pixel aufzeichnet, was wiederum der Reichweite vom Fahrzeug 1700 bis zu Objekten entspricht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann mit Blitz-LIDAR mit jedem Laserblitz hochgenaue und verzerrungsfreie Bilder der Umgebung erzeugt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können vier Blitz-LIDAR-Sensoren eingesetzt werden, einer auf jeder Seite des Fahrzeugs 1700. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen 3D-Blitz-LIDAR-Systeme, ohne Einschränkung, eine Festkörper-3D-Blitz-LIDAR-Kamera mit starrem Array ohne bewegliche Teile außer einem Ventilator (z.B. ein nicht scannendes LIDAR-Gerät). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein 3D-Blitz-LIDAR-Gerät einen 5-Nanosekunden-Laserpuls der Klasse I (augensicher) pro Bild verwenden und reflektiertes Laserlicht in Form von 3D-Entfernungspunktwolken und koregistrierten Intensitätsdaten erfassen.In at least one embodiment, lidar technologies such as 3D flash lidar may also be used. 3D Flash LIDAR uses a laser flash as a transmission source to illuminate the area around the vehicle 1700 up to a distance of approximately 200 m. In at least one embodiment, without limitation, a flash LIDAR unit includes a receptor that records the laser pulse travel time and the reflected light on each pixel, which in turn corresponds to the range from the vehicle 1700 to objects. In at least one embodiment, flash LIDAR can produce highly accurate and distortion-free images of the environment with each laser flash. In at least one embodiment, four flash LIDAR sensors may be deployed, one on each side of the vehicle 1700. In at least one embodiment, 3D flash LIDAR systems include, without limitation, a solid-state 3D flash LIDAR camera with a fixed beam Array with no moving parts other than a fan (e.g. a non-scanning LIDAR device). In at least one embodiment, a 3D flash LIDAR device may use a 5 nanosecond Class I (eye safe) laser pulse per frame and collect reflected laser light in the form of 3D range point clouds and co-registered intensity data.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug weiter IMU-Sensor(en) 1766 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die IMU-Sensor(en) 1766 in mindestens einem Ausführungsbeispiel in der Mitte der Hinterachse von Fahrzeug 1700 angeordnet sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die IMU-Sensor(en) 1766 zum Beispiel und ohne Einschränkung Beschleunigungsmesser, Magnetometer, Gyroskop(e), Magnetkompass(e) und/oder andere Sensortypen umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel, wie z.B. bei Sechs-Achsen-Anwendungen, kann/können der/die IMU-Sensor(en) 1766 ohne Einschränkung Beschleunigungsmesser und Gyroskope umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel, wie z. B. in Neun-Achsen-Anwendungen, kann/können der/die IMU-Sensor(en) 1766 ohne Einschränkung Beschleunigungsmesser, Gyroskope und Magnetometer umfassen.In at least one embodiment, the vehicle may further include IMU sensor(s) 1766 . In at least one embodiment, IMU sensor(s) 1766 may be located at the center of the rear axle of vehicle 1700 in at least one embodiment. In at least one embodiment, the IMU sensor(s) 1766 may include, for example and without limitation, accelerometers, magnetometers, gyroscope(s), magnetic compass(es), and/or other types of sensors. In at least one embodiment, such as in six-axis applications, the IMU sensor(s) 1766 may include, without limitation, accelerometers and gyroscopes. In at least one embodiment, such as For example, in nine-axis applications, the IMU sensor(s) 1766 may include, without limitation, accelerometers, gyroscopes, and magnetometers.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die IMU-Sensor(en) 1766 als ein GPS/INS (GPS/INS = High Performance GPS-Aided Inertial Navigation System) in Miniaturausführung implementiert werden, das Trägheitssensoren mikroelektromechanischer Systeme (MEMS = Micro-Electro-Mechanical Systems), einen hochempfindlichen GPS-Empfänger und fortschrittliche Kalman-Filteralgorithmen kombiniert, um Position, Geschwindigkeit und Lage abzuschätzen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die IMU-Sensor(en) 1766 das Fahrzeug 1700 in die Lage versetzen, den Kurs abzuschätzen, ohne dass eine Eingabe von einem magnetischen Sensor erforderlich ist, indem Geschwindigkeitsänderungen von GPS- zu IMU-Sensor(en) 1766 direkt beobachtet und korreliert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die IMU-Sensor(en) 1766 und der/die GNSS-Sensor(en) 1758 in einer einzigen integrierten Einheit kombiniert werden.In at least one embodiment, the IMU sensor(s) 1766 may be implemented as a miniature High Performance GPS-Aided Inertial Navigation System (GPS/INS) that incorporates Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) inertial sensors. Electro-Mechanical Systems), a highly sensitive GPS receiver and advanced Kalman filtering algorithms to estimate position, velocity and attitude. In at least one embodiment, the IMU sensor(s) 1766 may enable the vehicle 1700 to estimate heading without requiring input from a magnetic sensor by using GPS to IMU sensor speed changes ( en) 1766 can be directly observed and correlated. In at least one embodiment, the IMU sensor(s) 1766 and the GNSS sensor(s) 1758 may be combined into a single integrated unit.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 ein oder mehrere Mikrofone 1796 umfassen, die in und/oder um das Fahrzeug 1700 herum angebracht sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können das/die Mikrofon(e) 1796 unter anderem für die Erkennung und Identifizierung von Notfallfahrzeugen verwendet werden.In at least one embodiment, the vehicle 1700 may include one or more microphones 1796 mounted in and/or around the vehicle 1700 . In at least one embodiment, the microphone(s) 1796 may be used for, among other things, emergency vehicle detection and identification.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 weiter eine beliebige Anzahl von Kameratypen umfassen, darunter Stereokamera(s) 1768, Weitwinkelkamera(s) 1770, Infrarotkamera(s) 1772, Surround-Kamera(s) 1774, Fernkamera(s) 1798, Mitteldistanzkamera(s) 1776 und/oder andere Kameratypen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Kameras zur Erfassung von Bilddaten um die gesamte Peripherie des Fahrzeugs 1700 herum verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel hängen die verwendeten Kameratypen vom Fahrzeug 1700 ab. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine beliebige Kombination von Kameratypen verwendet werden, um die erforderliche Abdeckung um das Fahrzeug 1700 herum bereitzustellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Anzahl der verwendeten Kameras je nach Ausführungsbeispiel unterschiedlich sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel könnte Fahrzeug 1700 beispielsweise sechs Kameras, sieben Kameras, zehn Kameras, zwölf Kameras oder eine andere Anzahl von Kameras umfassen. Die Kameras können zum Beispiel und ohne Einschränkung Gigabit Multimedia Serial Link („GMSL“) und/oder Gigabit Ethernet unterstützen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird jede der Kameras mit mehr Details in Bezug auf 17A und 17B beschrieben.In at least one embodiment, vehicle 1700 may further include any number of camera types, including stereo camera(s) 1768, wide-angle camera(s) 1770, infrared camera(s) 1772, surround camera(s) 1774, far camera(s) 1798, mid-range camera (s) 1776 and/or other camera types. In at least one embodiment, cameras for capturing image data around the entire periphery of the vehicle 1700 around can be used. In at least one embodiment, the types of cameras used depend on the vehicle 1700 . In at least one embodiment, any combination of camera types may be used to provide the required coverage around vehicle 1700 . In at least one embodiment, the number of cameras used can vary depending on the embodiment. For example, in at least one embodiment, vehicle 1700 could include six cameras, seven cameras, ten cameras, twelve cameras, or another number of cameras. For example and without limitation, the cameras may support Gigabit Multimedia Serial Link ("GMSL") and/or Gigabit Ethernet. In at least one embodiment, each of the cameras is provided with more details regarding 17A and 17B described.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 weiter einen/mehrere Vibrationssensor(en) 1742 umfassen. Der/die Vibrationssensor(en) 1742 kann/können Vibrationen von Komponenten des Fahrzeugs 1700, wie z.B. Achse(n), messen. Beispielsweise können in mindestens einem Ausführungsbeispiel Änderungen der Vibrationen auf eine Veränderung der Fahrbahnoberflächen hinweisen. Wenn in mindestens einem Ausführungsbeispiel zwei oder mehr Vibrationssensoren 1742 verwendet werden, können Vibrationsunterschiede zur Bestimmung der Reibung oder des Schlupfes der Fahrbahnoberfläche verwendet werden (z.B. wenn ein Vibrationsunterschied zwischen einer angetriebenen Achse und einer frei rotierenden Achse besteht).In at least one embodiment, the vehicle 1700 may further include vibration sensor(s) 1742 . The vibration sensor(s) 1742 can measure vibrations of components of the vehicle 1700, such as axle(s). For example, in at least one embodiment, changes in vibration may indicate a change in road surfaces. In at least one embodiment, when two or more vibration sensors 1742 are used, differences in vibration can be used to determine friction or slippage of the road surface (e.g., when there is a difference in vibration between a driven axle and a freely rotating axle).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 ein ADAS-System 1738 umfassen. Das ADAS-System 1738 kann in einigen Beispielen ohne Einschränkung ein SoC umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das ADAS-System 1738 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl und Kombination eines autonomen/adaptiven/automatischen Geschwindigkeitsregelungssystems („ACC“), eines kooperativen adaptiven Geschwindigkeitsregelungssystems („CACC“), eines Frontaufprallwarnsystems („FCW“) und eines automatischen Notbremssystems („AEB“) umfassen, ein System zur Warnung vor dem Verlassen der Fahrspur („LDW“), ein System zur Unterstützung der Spurhaltung („LKA“), ein System zur Warnung vor dem toten Winkel („BSW“), ein System zur Warnung vor rückwärtigem Querverkehr („RCTW“), ein System zur Kollisionswarnung („CW“), ein System zur Fahrspurzentrierung („LC“) und/oder andere Systeme, Merkmale und/oder Funktionen.In at least one embodiment, the vehicle 1700 may include an ADAS system 1738 . ADAS system 1738 may include a SoC in some examples without limitation. In at least one embodiment, ADAS system 1738 may include, without limitation, any number and combination of an autonomous/adaptive/automatic cruise control ("ACC") system, a cooperative adaptive cruise control ("CACC") system, a front collision warning ("FCW") system, and an automatic Emergency Braking (“AEB”) systems include, a Lane Departure Warning (“LDW”) system, a Lane Keeping Assist (“LKA”) system, a Blind Spot Warning (“BSW”) system, a Rear Cross Traffic Warning ("RCTW") system, a Collision Warning ("CW") system, a Lane Centering ("LC") system and/or other systems, features and/or functions.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das ACC-System RADAR-Sensor(en) 1760, LIDAR-Sensor(en) 1764 und/oder eine beliebige Anzahl von Kamera(s) verwenden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das ACC-System ein Längs-ACC-System und/oder ein Quer-ACC-System umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel überwacht und steuert das Längs-ACC-System den Abstand zum Fahrzeug unmittelbar vor dem Fahrzeug 1700 und passt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1700 automatisch an, um einen Sicherheitsabstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen einzuhalten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel hält das seitliche ACC-System den Abstand ein und rät dem Fahrzeug 1700 bei Bedarf zum Spurwechsel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das seitliche ACC mit anderen ADAS-Anwendungen wie LC und CW verwandt.In at least one embodiment, the ACC system may use RADAR sensor(s) 1760, LIDAR sensor(s) 1764, and/or any number of camera(s). In at least one embodiment, the ACC system may include a longitudinal ACC system and/or a lateral ACC system. In at least one embodiment, the longitudinal ACC system monitors and controls the distance to the vehicle immediately ahead of the vehicle 1700 and automatically adjusts the speed of the vehicle 1700 to maintain a safe distance from vehicles ahead. In at least one embodiment, the side ACC system maintains the distance and advises the vehicle 1700 to change lanes when necessary. In at least one embodiment, side ACC is related to other ADAS applications such as LC and CW.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet das CACC-System Informationen von anderen Fahrzeugen, die über die Netzwerkschnittstelle 1724 und/oder die drahtlose(n) Antenne(n) 1726 von anderen Fahrzeugen über eine drahtlose Verbindung oder indirekt über eine Netzwerkverbindung (z.B. über das Internet) empfangen werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können direkte Verbindungen durch eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationsverbindung („V2V“) bereitgestellt werden, während indirekte Verbindungen durch eine Infrastruktur-zu-Fahrzeug-Kommunikationsverbindung („I2V“) bereitgestellt werden können. Im Allgemeinen sind beim V2V-Kommunikationskonzept Informationen über unmittelbar vorausfahrende Fahrzeuge (z.B. Fahrzeuge unmittelbar vor und auf derselben Fahrspur wie Fahrzeug 1700) bereitgestellt, während beim I2V-Kommunikationskonzept Informationen über den Verkehr in größerer Entfernung bereitgestellt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das CACC-System eine oder beide der Informationsquellen 12V und V2V umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das CACC-System bezüglich Informationen über Fahrzeuge vor Fahrzeug 1700 zuverlässiger sein und hat das Potenzial, den Verkehrsfluss zu verbessern und Staus auf der Straße zu verringern.In at least one embodiment, the CACC system uses information from other vehicles received via network interface 1724 and/or wireless antenna(s) 1726 from other vehicles over a wireless connection or indirectly over a network connection (e.g., over the Internet). can be received. In at least one embodiment, direct connections may be provided through a vehicle-to-vehicle ("V2V") communication link, while indirect connections may be provided through an infrastructure-to-vehicle ("I2V") communication link. In general, the V2V communication concept provides information about immediately preceding vehicles (e.g., vehicles immediately ahead and in the same lane as vehicle 1700), while the I2V communication concept provides information about traffic further away. In at least one embodiment, the CACC system may include either or both of information sources 12V and V2V. In at least one embodiment, the CACC system may be more reliable in information about vehicles ahead of vehicle 1700 and has the potential to improve traffic flow and reduce road congestion.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das FCW-System so konzipiert, dass es den Fahrer auf eine Gefahr aufmerksam macht, so dass er korrigierend eingreifen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet das FCW-System eine nach vom gerichtete Kamera und/oder einen oder mehrere RADAR-Sensor(en) 1760, die mit einem dedizierten Prozessor, DSP, FPGA und/oder ASIC gekoppelt sind, der elektrisch mit der Rückkopplung des Treibers verbunden ist, wie z.B. einer Anzeige, einem Lautsprecher und/oder einer vibrierenden Komponente. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das FCW-System eine Warnung bereitstellen, z.B. in Form eines Tons, einer visuellen Warnung, einer Vibration und/oder eines schnellen Bremsimpulses.In at least one embodiment, the FCW system is designed to alert the driver to a hazard so that corrective action can be taken. In at least one embodiment, the FCW system uses a forward-looking camera and/or one or more RADAR sensor(s) 1760 coupled to a dedicated processor, DSP, FPGA, and/or ASIC that is electrically coupled to the feedback of the driver, such as a display, speaker and/or a vibrating component. In at least one embodiment, the FCW system may provide a warning, eg, in the form of a tone, a visual warning, a vibration, and/or a rapid brake pulse.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel erkennt das AEB-System eine bevorstehende Vorwärtskollision mit einem anderen Fahrzeug oder einem anderen Objekt und kann automatisch die Bremsen betätigen, wenn der Fahrer innerhalb eines spezifizierten Zeit- oder Abstandsparameters keine Korrekturmaßnahmen ergreift. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das AEB-System eine oder mehrere nach vom gerichtete Kameras und/oder einen oder mehrere RADAR-Sensoren 1760 verwenden, die an einen dedizierten Prozessor, DSP, FPGA und/oder ASIC gekoppelt sind. Wenn das AEB-System in mindestens einem Ausführungsbeispiel eine Gefahr erkennt, warnt das AEB-System den Fahrer in der Regel zuerst, korrigierende Maßnahmen zur Vermeidung einer Kollision zu ergreifen, und wenn der Fahrer keine korrigierenden Maßnahmen ergreift, kann das AEB-System automatisch Bremsen betätigen, um die Auswirkungen der vorhergesagten Kollision zu verhindern oder zumindest abzuschwächen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das AEB-System Techniken wie dynamische Bremsunterstützung und/oder Bremsen bei drohendem Zusammenstoß umfassen.In at least one embodiment, the AEB system detects an imminent forward collision with another vehicle or object and may automatically apply the brakes if the driver fails to take corrective action within a specified time or distance parameter. In at least one embodiment, the AEB system may utilize one or more forward-looking cameras and/or one or more RADAR sensors 1760 coupled to a dedicated processor, DSP, FPGA, and/or ASIC. In at least one embodiment, when the AEB system detects a hazard, the AEB system typically first alerts the driver to take corrective action to avoid a collision, and if the driver fails to take corrective action, the AEB system may automatically brake operate to prevent or at least mitigate the effects of the predicted collision. In at least one embodiment, the AEB system may include techniques such as dynamic assist braking and/or imminent collision braking.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das LDW-System mit visuellen, akustischen und/oder taktilen Warnungen wie Lenkrad- oder Sitzvibrationen ausgestattet, um den Fahrer zu warnen, wenn das Fahrzeug 1700 die Fahrbahnmarkierungen überfährt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird das LDW-System nicht aktiviert, wenn der Fahrer durch Betätigung eines Blinkers ein beabsichtigtes Verlassen der Fahrspur anzeigt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das LDW-System nach vorn gerichtete Kameras verwenden, die an einen dedizierten Prozessor, DSP, FPGA und/oder ASIC gekoppelt sind, der elektrisch an das Feedback des Fahrers gekoppelt ist, wie z.B. eine Anzeige, einen Lautsprecher und/oder eine Vibrationskomponente. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das LKA-System eine Variante des LDW-Systems. Das LKA-System ist für die Eingabe von Lenk- oder Bremseingaben vorgesehen, um das Fahrzeug 1700 zu korrigieren, wenn das Fahrzeug 1700 die Fahrspur zu verlassen beginnt.In at least one embodiment, the LDW system is equipped with visual, audible, and/or tactile alerts such as steering wheel or seat vibrations to alert the driver when the vehicle 1700 is crossing lane markings. In at least one embodiment, the LDW system is not activated when the driver indicates an intention to depart from the lane by actuating a turn signal. In at least one embodiment, the LDW system may utilize forward-looking cameras coupled to a dedicated processor, DSP, FPGA, and/or ASIC that is electrically coupled to driver feedback, such as a display, speaker, and/or or a vibration component. In at least one embodiment, the LKA system is a variant of the LDW system. The LKA system is for inputting steering or braking inputs to correct the vehicle 1700 when the vehicle 1700 begins to drift out of lane.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel erkennt und warnt das BSW-System den Fahrer vor Fahrzeugen im toten Winkel eines Automobils. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das BSW-System einen visuellen, akustischen und/oder taktilen Alarm bereitstellen, um anzuzeigen, dass das Zusammenfahren oder der Spurwechsel unsicher ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das BSW-System eine zusätzliche Warnung bereitstellen, wenn der Fahrer einen Blinker benutzt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das BSW-System nach hinten gerichtete Kamera(s) und/oder RADAR-Sensor(en) 1760 verwenden, die mit einem dedizierten Prozessor, DSP, FPGA und/oder ASIC gekoppelt sind, der elektrisch mit dem Fahrer-Feedback gekoppelt ist, wie z.B. einer Anzeige, einem Lautsprecher und/oder einer Vibrationskomponente.In at least one embodiment, the BSW system detects and alerts the driver to vehicles in an automobile's blind spot. In at least one embodiment, the BSW system may provide a visual, audible, and/or tactile alert to indicate that collapsing or lane changing is unsafe. In at least one embodiment, the BSW system may provide an additional warning when the driver uses a turn signal. In at least one embodiment, the BSW system may utilize rear-facing camera(s) and/or RADAR sensor(s) 1760 coupled to a dedicated processor, DSP, FPGA, and/or ASIC that is electrically coupled to the driver's coupled to feedback, such as a display, speaker, and/or vibration component.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das RCTW-System eine visuelle, akustische und/oder taktile Benachrichtigung bereitstellen, wenn beim Rückwärtsfahren von Fahrzeug 1700 ein Objekt außerhalb des Bereichs der Rückfahrkamera erkannt wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das RCTW-System ein AEB-System, um sicherzustellen, dass die Fahrzeugbremsen zur Vermeidung eines Aufpralls betätigt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein RCTW-System einen oder mehrere nach hinten gerichtete(n) RADAR-Sensor(en) 1760 verwenden, der/die mit einem dedizierten Prozessor, DSP, FPGA und/oder ASIC gekoppelt ist/sind, der/die elektrisch mit dem Fahrer-Feedback gekoppelt ist/sind, wie z. B. einer Anzeige, einem Lautsprecher und/oder einer vibrierenden Komponente.In at least one embodiment, the RCTW system may provide a visual, audible, and/or tactile notification when an object is detected out of range of the backup camera while vehicle 1700 is backing up. In at least one embodiment, the RCTW system includes an AEB system to ensure vehicle brakes are applied to avoid a collision. In at least one embodiment, an RCTW system may utilize one or more rear-facing RADAR sensors 1760 coupled to a dedicated processor, DSP, FPGA, and/or ASIC that is/are electrically coupled to the driver feedback, e.g. B. a display, a speaker and / or a vibrating component.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können konventionelle ADAS-Systeme anfällig für falsch-positive Ergebnisse sein, die für den Fahrer ärgerlich und ablenkend sein können, in der Regel aber nicht katastrophal sind, da konventionelle ADAS-Systeme den Fahrer warnen und ihm die Möglichkeit geben, zu entscheiden, ob ein Sicherheitszustand tatsächlich vorliegt, und entsprechend zu handeln. In mindestens einem Ausführungsbeispiel entscheidet das Fahrzeug 1700 bei widersprüchlichen Ergebnissen selbst, ob das Ergebnis von einem primären oder einem sekundären Computer (z.B. erste Steuerung 1736 oder zweite Steuerung 1736) berücksichtigt werden soll. Zum Beispiel kann das ADAS-System 1738 in mindestens einem Ausführungsbeispiel ein Ersatz- und/oder Sekundärcomputer sein, der Wahrnehmungsinformationen für ein Rationalitätsmodul eines Ersatzcomputers bereitstellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann auf dem Rationalitätsmonitor des Reservecomputers eine redundante diverse Software auf Hardwarekomponenten laufen, um Wahrnehmungsfehler und dynamische Fahraufgaben zu erkennen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Ausgaben vom ADAS-System 1738 für eine übergeordnete MCU bereitgestellt werden. Wenn in mindestens einem Ausführungsbeispiel Ausgaben vom Primärcomputer und Sekundärcomputer in Konflikt stehen, bestimmt die übergeordnete MCU, wie der Konflikt zur Gewährleistung eines sicheren Betriebs ausgeglichen werden kann.In at least one embodiment, conventional ADAS systems can be prone to false positives, which can be annoying and distracting to the driver, but are typically not catastrophic because conventional ADAS systems warn the driver and provide the opportunity to decide whether a security condition actually exists and act accordingly. In at least one embodiment, if there are conflicting results, the vehicle 1700 makes its own decision as to whether the result from a primary or a secondary computer (eg, first controller 1736 or second controller 1736) should be considered. For example, in at least one embodiment, ADAS system 1738 may be a backup and/or secondary computer that provides perceptual information to a rationality module of a backup computer. In at least one exemplary embodiment, redundant diverse software can run on hardware components on the rationality monitor of the reserve computer in order to detect perception errors and dynamic driving tasks. In at least one embodiment, ADAS system 1738 outputs may be provided to a higher-level MCU. In at least one embodiment, if output from the primary computer and secondary com computers are in conflict, the higher-level MCU determines how to resolve the conflict to ensure safe operation.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Primärcomputer so konfiguriert sein, dass er der übergeordneten MCU einen Konfidenzwert zur Verfügung stellt, der das Vertrauen des Primärcomputers in das gewählte Ergebnis anzeigt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die übergeordnete MCU, wenn die Konfidenz einen Schwellenwert überschreitet, der Richtung des primären Computers folgen, unabhängig davon, ob der sekundäre Computer ein widersprüchliches oder inkonsistentes Ergebnis liefert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Konfidenz einen Schwellenwert nicht erreicht und bei dem der primäre und der sekundäre Computer unterschiedliche Ergebnisse anzeigen (z.B. einen Konflikt), kann die übergeordnete MCU zwischen den Computern vermitteln, um ein geeignetes Ergebnis zu bestimmen.In at least one embodiment, the primary computer may be configured to provide the high-level MCU with a confidence score indicative of the primary computer's confidence in the selected outcome. In at least one embodiment, if the confidence exceeds a threshold, the master MCU may follow the direction of the primary computer, regardless of whether the secondary computer provides a conflicting or inconsistent result. In at least one embodiment where the confidence does not meet a threshold and where the primary and secondary computers display different results (e.g., a conflict), the master MCU may mediate between the computers to determine an appropriate result.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die übergeordnete MCU so konfiguriert sein, dass sie ein neuronales Netzwerk bzw. neuronale Netzwerke betreibt, das bzw. die so trainiert und konfiguriert ist bzw. sind, dass es bzw. sie, zumindest teilweise basierend auf Ausgaben von Primärcomputer und Sekundärcomputer, Bedingungen bestimmt, unter denen der Sekundärcomputer Fehlalarme liefert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können das/die neuronale(n) Netzwerk(e) in der übergeordneten MCU lernen, wann der Ausgabe des Sekundärcomputers vertraut werden kann und wann nicht. Wenn der Sekundärcomputer beispielsweise in mindestens einem Ausführungsbeispiel ein RADARbasiertes FCW-System ist, kann/können das/die neuronale(n) Netzwerk(e) in der übergeordneten MCU lernen, wenn das FCW-System metallische Objekte identifiziert, bei denen es sich in Wirklichkeit nicht um Gefahren handelt, wie z.B. ein Entwässerungsgitter oder ein Schachtdeckel, das/der einen Alarm auslöst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel, wenn der Sekundärcomputer ein kamerabasiertes LDW-System ist, kann ein neuronales Netzwerk in der übergeordneten MCU lernen, die LDW außer Kraft zu setzen, wenn Radfahrer oder Fußgänger anwesend sind und ein Verlassen der Fahrspur tatsächlich das sicherste Manöver ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die übergeordnete MCU mindestens eine DLA- oder GPU-Einheit umfassen, die für den Betrieb eines oder mehrerer neuronaler Netzwerke mit assoziiertem Speicher geeignet ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Kontroll-MCU eine Komponente von SoC(s) 1704 umfassen und/oder als eine solche enthalten sein.In at least one embodiment, the high-level MCU may be configured to operate a neural network or networks that are trained and configured to, based at least in part on outputs from the primary computer and Secondary computer, determines conditions under which the secondary computer will give false alarms. In at least one embodiment, the neural network(s) in the high-level MCU can learn when the output of the secondary computer can and cannot be trusted. For example, in at least one embodiment, if the secondary computer is a RADAR-based FCW system, the neural network(s) in the higher-level MCU can learn when the FCW system identifies metallic objects that it is in reality is not about hazards, such as a drainage grate or a manhole cover that sets off an alarm. In at least one embodiment, when the secondary computer is a camera-based LDW system, a neural network in the higher-level MCU can learn to override the LDW when cyclists or pedestrians are present and lane departure is actually the safest maneuver. In at least one embodiment, the high-level MCU may include at least one DLA or GPU unit capable of operating one or more neural networks with associated memory. In at least one embodiment, the control MCU may comprise and/or be included as a component of SoC(s) 1704 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das ADAS-System 1738 einen sekundären Computer umfassen, der ADAS-Funktionalität unter Verwendung traditioneller Regeln der computergestützten Vision ausführt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der sekundäre Computer unter Verwenden klassischer Regeln der computergestützten Vision (engl. if-then, dt. wenn-dann) arbeiten, und das Vorhandensein eines oder mehrerer neuronaler Netzwerke in der übergeordneten MCU kann die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Leistung verbessern. Beispielsweise wird in mindestens einem Ausführungsbeispiel das Gesamtsystem durch unterschiedliche Implementierung und absichtliche Nicht-Identität fehlertoleranter, insbesondere gegenüber Fehlern, die durch Funktionalität der Software (oder der Software-Hardware-Schnittstelle) verursacht werden. Wenn z.B. in mindestens einem Ausführungsbeispiel ein Softwarefehler oder -fehler in der auf dem Primärcomputer laufenden Software vorhanden ist und nicht identischer Softwarecode auf dem Sekundärcomputer dasselbe Gesamtergebnis liefert, dann kann die übergeordnete MCU eine größere Konfidenz haben, dass das Gesamtergebnis korrekt ist und der Fehler in der Software oder Hardware des Primärcomputers keinen wesentlichen Fehler verursacht.In at least one embodiment, ADAS system 1738 may include a secondary computer that executes ADAS functionality using traditional computer-aided vision rules. In at least one embodiment, the secondary computer may operate using classic computer-aided vision (if-then) rules, and having one or more neural networks in the parent MCU may improve reliability, security, and performance . For example, in at least one embodiment, differential implementation and intentional non-identity make the overall system more fault-tolerant, particularly to faults caused by software (or software-hardware interface) functionality. For example, if in at least one embodiment there is a software error or bug in the software running on the primary computer and non-identical software code on the secondary computer produces the same overall result, then the higher-level MCU may have greater confidence that the overall result is correct and the error in does not cause a material error in the software or hardware of the primary computer.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Ausgabe des ADAS-Systems 1738 in den Wahrnehmungsblock des Primärrechners und/oder in den Block der dynamischen Fahraufgabe des Primärrechners eingespeist werden. Wenn beispielsweise in mindestens einem Ausführungsbeispiel das ADAS-System 1738 eine Vorwärts-Crash-Warnung aufgrund eines unmittelbar vorausfahrenden Objekts anzeigt, kann der Wahrnehmungsblock diese Information unter Verwendung dieser Information bei der Identifizierung von Objekten verwenden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Sekundärcomputer über ein eigenes neuronales Netz verfügen, das trainiert wird und so das Risiko falsch positiver Ergebnisse, wie hier beschrieben, verringert.In at least one embodiment, the output of the ADAS system 1738 may be fed into the perceptual block of the host computer and/or the dynamic driving task block of the host computer. For example, in at least one embodiment, if the ADAS system 1738 is displaying a forward crash warning due to an object immediately ahead, the perception block may use that information in identifying objects using that information. In at least one embodiment, the secondary computer may have its own neural network that is trained to reduce the risk of false positives as described herein.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 weiter einen Infotainment-SoC 1730 umfassen (z.B. ein bordeigenes Infotainment-System (IVI)). Obwohl es als SoC dargestellt und beschrieben wird, kann das Infotainment-System 1730 in mindestens einem Ausführungsbeispiel kein SoC sein und kann ohne Einschränkung zwei oder mehr diskrete Komponenten umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Infotainment-SoC 1730 ohne Einschränkung eine Kombination von Hardware und Software umfassen, die zur Bereitstellung von Audio (z.B. Musik, einen persönlichen digitalen Assistenten, Navigationsanweisungen, Nachrichten, Radio usw.), Video (z.B. Fernsehen, Filme, Streaming usw.), Telefon (z.B. Freisprechanrufe), Netzanbindung (z.B. LTE, WiFi usw.) und/oder Informationsdienste (z.B. Navigationssysteme, Einparkhilfe, ein Radiodatensystem, fahrzeugbezogene Informationen wie Kraftstoffstand, zurückgelegte Gesamtstrecke, Bremsflüssigkeitsstand, Ölstand, Tür offen/geschlossen, Luftfilterinformationen usw.) zum Fahrzeug 1700. Infotainment SoC 1730 könnte z.B. Radios, Plattenspieler, Navigationssysteme, Videoplayer, USB- und Bluetooth-Konnektivität, Carputer, In-Car-Entertainment, WiFi, Lenkrad-Audiobedienelemente, Freisprech-Sprachsteuerung, ein Heads-Up-Display („HUD“), HMI-Anzeige 1734, ein Telematikgerät, ein Steuerungspaneel (z.B. zur Steuerung und/oder Interaktion mit verschiedenen Komponenten, Funktionen und/oder Systemen) und/oder andere Komponenten umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Infotainment SoC 1730 weiter verwendet werden, um Informationen (z.B. visuell und/oder akustisch) für den/die Benutzer des Fahrzeugs bereitzustellen, wie z.B. Informationen vom ADAS-System 1738, autonome Fahrinformationen wie geplante Fahrzeugmanöver, Trajektorien, Informationen über die Umgebung (z.B. Kreuzungsinformationen, Fahrzeuginformationen, Straßeninformationen usw.) und/oder andere Informationen.In at least one embodiment, the vehicle 1700 may further include an infotainment SoC 1730 (eg, an in-vehicle infotainment system (IVI)). Although illustrated and described as an SoC, in at least one embodiment, infotainment system 1730 may not be an SoC and may include, without limitation, two or more discrete components. In at least one embodiment, the infotainment SoC 1730 may include, without limitation, a combination of hardware and software configured to provide audio (e.g., music, a personal digital assistant, navigation instructions, news, radio, etc.), video (e.g., television, movies, streaming etc.) Telephone (e.g. hands-free calls), network connection (e.g. LTE, WiFi, etc.) and/or information services (e.g. navigation systems, parking assistance, a radio data system, vehicle-related information such as fuel level, total distance traveled, brake fluid level, oil level, door open/closed, air filter information, etc.) for Vehicle 1700. Infotainment SoC 1730 could include, for example, radios, turntables, navigation systems, video players, USB and Bluetooth connectivity, carputers, in-car entertainment, WiFi, steering wheel audio controls, hands-free voice control, a heads-up display ("HUD '), HMI display 1734, a telematics device, a control panel (e.g., for controlling and/or interacting with various components, functions, and/or systems), and/or other components. In at least one embodiment, infotainment SoC 1730 may be further used to provide information (e.g., visual and/or audible) to the vehicle user(s), such as information from ADAS system 1738, autonomous driving information such as planned vehicle maneuvers, trajectories, information about the environment (eg, intersection information, vehicle information, road information, etc.) and/or other information.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Infotainment-SoC 1730 eine beliebige Menge und Art von GPU-Funktionalität umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Infotainment-SoC 1730 über den Bus 1702 (z. B. CAN-Bus, Ethernet usw.) mit anderen Geräten, Systemen und/oder Komponenten des Fahrzeugs 1700 kommunizieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Infotainment-SoC 1730 mit einer übergeordneten MCU gekoppelt werden, so dass die GPU des Infotainment-Systems einige selbststeuernde Funktionen ausführen kann, falls die primäre(n) Steuerung(en) 1736 (z.B. Primär- und/oder Backup-Computer von Fahrzeug 1700) ausfallen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Infotainmentsystem SoC 1730 das Fahrzeug 1700 in einen sicheren Stopp-Modus (engl. chaffeur to safe stop mode) versetzen, wie hier beschrieben.In at least one embodiment, the infotainment SoC 1730 may include any amount and type of GPU functionality. In at least one embodiment, the infotainment SoC 1730 may communicate with other devices, systems, and/or components of the vehicle 1700 via the bus 1702 (e.g., CAN bus, Ethernet, etc.). In at least one embodiment, the infotainment SoC 1730 can be coupled to a higher-level MCU so that the infotainment system's GPU can perform some self-driving functions if the primary controller(s) 1736 (e.g., primary and/or backup -Computer of vehicle 1700) fail. In at least one embodiment, the infotainment system SoC 1730 may place the vehicle 1700 in a chaffeur to safe stop mode, as described herein.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1700 weiter ein Zentralanzeigegerät 1732 umfassen (z.B. ein digitales Armaturenbrett, ein elektronisches Kombiinstrument, eine digitale Instrumententafel usw.). Das Zentralanzeigegerät 1732 kann ohne Einschränkung eine Steuerung und/oder einen Supercomputer (z.B. eine diskrete Steuerung oder einen Supercomputer) umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Zentralanzeigegerät 1732 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl und Kombination von Instrumenten wie Tachometer, Kraftstoffstand, Öldruck, Drehzahlmesser, Kilometerzähler, Fahrtrichtungsanzeiger, Gangwechselanzeige, Gurtwarnleuchte(n), Feststellbremswarnleuchte(n), Leuchte(n) für Motorstörungen, Informationen über zusätzliche Rückhaltesysteme (z.B. Airbag), Beleuchtungssteuerungen, Steuerungen für Sicherheitssysteme, Navigationsinformationen usw. umfassen. In einigen Beispielen können Informationen zwischen Infotainment-SoC 1730 und Zentralanzeigegerät 1732 angezeigt und/oder gemeinsam genutzt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Zentralanzeigegerät 1732 als Teil des Infotainment-SoC 1730 enthalten sein oder umgekehrt.In at least one embodiment, the vehicle 1700 may further include a center display device 1732 (e.g., a digital dashboard, an electronic instrument cluster, a digital instrument panel, etc.). Central display device 1732 may include, without limitation, a controller and/or supercomputer (e.g., a discrete controller or supercomputer). In at least one embodiment, central display device 1732 may include, without limitation, any number and combination of gauges such as speedometer, fuel level, oil pressure, tachometer, odometer, turn signals, gear shift indicator, seat belt warning light(s), parking brake warning light(s), engine trouble light(s), information about supplemental restraint systems (e.g. airbag), lighting controls, security system controls, navigation information, etc. In some examples, information may be displayed and/or shared between infotainment SoC 1730 and central display device 1732 . In at least one embodiment, center display device 1732 may be included as part of infotainment SoC 1730 or vice versa.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 im System 17C zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are here in connection with 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in the system 17C to infer or predict operations based, at least in part, on weight parameters calculated using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken konstruiert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann es sich bei dem Roboter um ein autonomes Fahrzeug handeln, und die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung können mithilfe eines Computersystems in dem autonomen Fahrzeug implementiert werden.At least one embodiment can be constructed using the techniques described above. In at least one embodiment, the robot may be an autonomous vehicle, and the evaluation and generation networks may be implemented using a computer system in the autonomous vehicle.

17D ist ein Diagramm eines Systems 1776 zur Kommunikation zwischen dem/den Cloud-basierten Server(n) und dem autonomen Fahrzeug 1700 der 17A, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das System 1776 ohne Einschränkung Server 1778, Netzwerk(e) 1790 und eine beliebige Anzahl und Art von Fahrzeugen, einschließlich Fahrzeug 1700, umfassen. Der/die Server 1778 kann/können ohne Einschränkung eine Vielzahl von GPUs 1784(A)-1784(H) (hierin zusammenfassend als GPUs 1784 bezeichnet), PCIe-Switches 1782(A)-1782(H) (hierin zusammenfassend als PCIe-Switches 1782 bezeichnet) und/oder CPUs 1780(A)-1780(B) (hierin zusammenfassend als CPUs 1780 bezeichnet) umfassen. GPUs 1784, CPUs 1780 und PCIe-Switches 1782 können mit Hochgeschwindigkeitsverbindungen wie z.B. und ohne Einschränkung die von NVIDIA entwickelten NVLink-Schnittstellen 1788 und/oder PCIe-Verbindungen 1786 miteinander verbunden werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die GPUs 1784 über einen NVLink und/oder NVSwitch SoC und die GPUs 1784 und PCIe-Switches 1782 über PCIe-Verbindungen miteinander verbunden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind zwar acht GPUs 1784, zwei CPUs 1780 und vier PCIe-Switches 1782 dargestellt, dies soll jedoch keine Einschränkung darstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder der Server 1778 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von GPUs 1784, CPUs 1780 und/oder PCIe-Switches 1782 in beliebiger Kombination umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel könnte(n) beispielsweise jeder Server 1778 acht, sechzehn, zweiunddreißig und/oder mehr GPUs 1784 umfassen. 17D 1776 is a diagram of a system 1776 for communication between the cloud-based server(s) and the autonomous vehicle 1700 of FIG 17A , according to at least one embodiment. In at least one embodiment, system 1776 may include, without limitation, server 1778, network(s) 1790, and any number and type of vehicles, including vehicle 1700. The server(s) 1778 may include, without limitation, a variety of GPUs 1784(A)-1784(H) (collectively referred to herein as GPUs 1784), PCIe switches 1782(A)-1782(H) (collectively referred to herein as PCIe switches 1782) and/or CPUs 1780(A)-1780(B) (collectively referred to herein as CPUs 1780). 1784 GPUs, 1780 CPUs and 1782 PCIe switches can be used with high-speed connections such as, without limitation, NVLink interfaces developed by NVIDIA 1788 and/or PCIe connections 1786 are connected to each other. In at least one embodiment, the GPUs 1784 are interconnected via an NVLink and/or NVSwitch SoC, and the GPUs 1784 and PCIe switches 1782 are interconnected via PCIe connections. While eight GPUs 1784, two CPUs 1780, and four PCIe switches 1782 are shown in at least one embodiment, this is not intended to be limiting. In at least one embodiment, each of the servers 1778 may include any number of GPUs 1784, CPUs 1780, and/or PCIe switches 1782 in any combination, without limitation. For example, in at least one embodiment, each server 1778 could include eight, sixteen, thirty-two, and/or more GPUs 1784 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Server 1778 über das/die Netzwerk(e) 1790 und von Fahrzeugen Bilddaten empfangen, die Bilder repräsentieren, die unerwartete oder geänderte Straßenzustände zeigen, wie z.B. kürzlich begonnene Straßenbauarbeiten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Server 1778 über das/die Netzwerk(e) 1790 und an die Fahrzeuge neuronale Netzwerke 1792, aktualisierte neuronale Netzwerke 1792 und/oder Karteninformationen 1794, einschließlich, ohne Einschränkung, Informationen über Verkehrs- und Straßenzustände, übertragen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Aktualisierungen der Karteninformationen 1794 unter anderem Aktualisierungen einer HD-Karte 1722 umfassen, z.B. Informationen über Baustellen, Schlaglöcher, Umleitungen, Überschwemmungen und/oder andere Hindernisse. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können neuronale Netze 1792, aktualisierte neuronale Netze 1792 und/oder Karteninformationen 1794 aus neuem Training und/oder neuen Erfahrungen resultieren, die in Daten repräsentiert sind, die von einer beliebigen Anzahl von Fahrzeugen in der Umgebung empfangen wurden, und/oder zumindest teilweise auf einem Training basieren, das in einem Datenzentrum durchgeführt wurde (z.B. unter Verwendung von Server(n) 1778 und/oder anderen Servern).In at least one embodiment, the server(s) 1778 may receive, via the network(s) 1790 and from vehicles, image data representing images showing unexpected or changed road conditions, such as recently started roadworks. In at least one embodiment, the server(s) 1778 may, via the network(s) 1790 and to the vehicles, provide neural networks 1792, updated neural networks 1792, and/or map information 1794 including, without limitation, information about traffic and road conditions , transfer. In at least one embodiment, updates to the map information 1794 may include, but are not limited to, updates to an HD map 1722, e.g., information about roadworks, potholes, detours, flooding, and/or other obstacles. In at least one embodiment, neural networks 1792, updated neural networks 1792, and/or map information 1794 may result from new training and/or new experiences represented in data received from any number of surrounding vehicles and/or based at least in part on training performed at a data center (e.g., using server(s) 1778 and/or other servers).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Server 1778 verwendet werden, um Modelle des maschinellen Lernens (z.B. neuronale Netzwerke) zu trainieren, die zumindest teilweise auf Trainingsdaten basieren. Trainingsdaten können durch Fahrzeuge und/oder in einer Simulation (z.B. unter Verwendung der Engine) erzeugt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden beliebig viele Trainingsdaten mit Tags versehen (z.B. wenn das assoziierte neuronale Netz vom beaufsichtigten Lernen profitiert) und/oder einer anderen Vorverarbeitung unterzogen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist eine beliebige Menge von Trainingsdaten nicht markiert und/oder vorverarbeitet (z.B. wenn das assoziierte neuronale Netz kein beaufsichtigtes Lernen erfordert). In mindestens einem Ausführungsbeispiel können nach dem Trainieren von maschinellen Lernmodellen diese von Fahrzeugen verwendet werden (z.B. über Netzwerk(e) 1790 an Fahrzeuge übertragen und/oder maschinelle Lernmodelle können von Server(n) 1778 zur Fernüberwachung von Fahrzeugen verwendet werden.In at least one embodiment, server(s) 1778 may be used to train machine learning models (e.g., neural networks) based at least in part on training data. Training data can be generated by vehicles and/or in a simulation (e.g. using the engine). In at least one embodiment, any amount of training data is tagged (e.g., if the associated neural network benefits from supervised learning) and/or undergoes other pre-processing. In at least one embodiment, any set of training data is not tagged and/or pre-processed (e.g., when the associated neural network does not require supervised learning). In at least one embodiment, once machine learning models are trained, they may be used by vehicles (e.g., transmitted to vehicles over network(s) 1790 and/or machine learning models may be used by server(s) 1778 to remotely monitor vehicles.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Server 1778 Daten von Fahrzeugen empfangen und Daten auf aktuelle neuronale Netzwerke anwenden, um in Echtzeit eine intelligente Inferenz zu erhalten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Server 1778 Supercomputer für Deep Learning und/oder dedizierte KI-Computer mit GPU(s) 1784 umfassen, wie z.B. die von NVIDIA entwickelten Maschinen DGX und DGX Station. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Server 1778 jedoch eine Deep-Learning-Infrastruktur umfassen, die CPU-gestützte Datenzentren verwendet.In at least one embodiment, server(s) 1778 may receive data from vehicles and apply data to live neural networks to obtain intelligent inference in real-time. In at least one embodiment, the server(s) 1778 may include deep learning supercomputers and/or dedicated AI computers with GPU(s) 1784, such as the DGX and DGX Station machines developed by NVIDIA. However, in at least one embodiment, server(s) 1778 may include a deep learning infrastructure using CPU-based data centers.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Deep-Learning-Infrastruktur von Server(n) 1778 schnelle Echtzeit-Inferenzdienste anbieten und diese Fähigkeit zur Bewertung und Überprüfung des Zustands von Prozessoren, Software und/oder assoziierter Hardware im Fahrzeug 1700 nutzen. Zum Beispiel kann in mindestens einem Ausführungsbeispiel die Deep-Learning-Infrastruktur periodische Aktualisierungen von Fahrzeug 1700 erhalten, wie z.B. eine Sequenz von Bildern und/oder Objekten, die das Fahrzeug 1700 in dieser Sequenz von Bildern lokalisiert hat (z.B. durch computergestützte Vision und/oder andere Klassifizierungstechniken für Objekte des maschinellen Lernens). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Deep-Learning-Infrastruktur ihr eigenes neuronales Netzwerk betreiben, um Objekte zu identifizieren und sie mit den von Fahrzeug 1700 identifizierten Objekten zu vergleichen. Wenn die Ergebnisse nicht übereinstimmen und die Deep-Learning-Infrastruktur zu dem Schluss kommt, dass die KI in Fahrzeug 1700 fehlerhaft ist, dann kann/können der/die Server 1778 ein Signal an das Fahrzeug 1700 senden und einen ausfallsicheren Computer des Fahrzeugs 1700 anweisen, die Steuerung zu übernehmen, die Passagiere zu benachrichtigen und ein sicheres Einparkmanöver durchzuführen.In at least one embodiment, the server(s) 1778 deep learning infrastructure may provide fast, real-time inference services and utilize this capability to assess and verify the health of processors, software, and/or associated hardware in the vehicle 1700 . For example, in at least one embodiment, the deep learning infrastructure may receive periodic updates from vehicle 1700, such as a sequence of images and/or objects that vehicle 1700 located in that sequence of images (e.g., through computer-aided vision and/or other classification techniques for machine learning objects). In at least one embodiment, the deep learning infrastructure can run its own neural network to identify objects and compare them to the objects identified by vehicle 1700 . If the results do not match and the deep learning infrastructure concludes that the AI in vehicle 1700 is faulty, then server(s) 1778 may send a signal to vehicle 1700 and instruct a vehicle 1700 failsafe computer to take control, notify passengers and perform safe parking manoeuvres.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann/können der/die Server 1778 einen/mehrere Grafikprozessor(en) 1784 und einen oder mehrere programmierbare Inferenzbeschleuniger (z.B. NVIDIAs TensorRT 3) umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Kombination aus GPU-betriebenen Servern und Inferenzbeschleunigung Echtzeit-Reaktionsfähigkeit ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel, z.B. wenn die Leistung weniger kritisch ist, können Server, die von CPUs, FPGAs und anderen Prozessoren gespeist werden, für Inferenzzwecke verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die Hardwarestruktur(en) 1415 zur Durchführung einer oder mehrerer Ausführungsbeispiele verwendet. Details zur Hardwarestruktur(x) 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt.In at least one embodiment, server(s) 1778 may include graphics processor(s) 1784 and one or more programmable inference accelerators (eg, NVIDIA's TensorRT 3). In at least one embodiment, the combination of GPU-powered Enable real-time responsiveness for servers and inference acceleration. In at least one embodiment, eg where performance is less critical, servers powered by CPUs, FPGAs and other processors may be used for inference purposes. In at least one embodiment, the hardware structure(s) 1415 are used to perform one or more embodiments. Details of the hardware structure(x) 1415 are here in connection with 14A and or 14B provided.

18 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes Computersystem zeigt, bei dem es sich um ein System mit miteinander verbundenen Geräten und Komponenten handeln kann, ein System-on-a-Chip (SOC) oder eine Kombination davon 1800, das mit einem Prozessor gebildet wird, der Ausführungseinheiten zur Ausführung eines Befehls umfassen kann, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Computersystem 1800 ohne Einschränkung eine Komponente umfassen, wie z.B. einen Prozessor 1802 zur Verwendung von Ausführungseinheiten einschließlich Logik zur Ausführung von Algorithmen für Prozessdaten gemäß der vorliegenden Offenbarung, wie z.B. in einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Computersystem 1800 Prozessoren wie die PENTIUM®-Prozessorfamilie, Xeon™-, Itanium®-, XScale™- und/oder StrongARM™-, Intel® Core™ oder Intel® Nervana™ Mikroprozessoren umfassen, die bei der Intel Corporation in Santa Clara, Kalifornien, erhältlich sind, obwohl auch andere Systeme (einschließlich PCs mit anderen Mikroprozessoren, Engineering Workstations, Set-Top-Boxen und dergleichen) verwendet werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Computersystem 1800 eine Version des WINDOWS-Betriebssystems ausführen, das bei der Microsoft Corporation in Redmond, Washington, erhältlich ist, obwohl auch andere Betriebssysteme (z.B. UNIX und Linux), eingebettete Software und/oder grafische Benutzeroberflächen verwendet werden können. 18 18 is a block diagram showing an example computer system, which may be a system with interconnected devices and components, a system-on-a-chip (SOC), or a combination thereof 1800 formed with a processor. which may comprise execution units for executing an instruction, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, the computer system 1800 may include, without limitation, a component such as a processor 1802 for using execution units including logic to perform algorithms on process data consistent with the present disclosure, such as in an embodiment described herein. In at least one embodiment, computer system 1800 may include processors such as the PENTIUM® processor family, Xeon™, Itanium®, XScale™, and/or StrongARM™, Intel® Core™, or Intel® Nervana™ microprocessors manufactured by Intel Corporation of Santa Clara, California, although other systems (including personal computers with other microprocessors, engineering workstations, set-top boxes, and the like) may be used. In at least one embodiment, computer system 1800 may run a version of the WINDOWS operating system available from Microsoft Corporation of Redmond, Washington, although other operating systems (eg, UNIX and Linux), embedded software, and/or graphical user interfaces may also be used .

Ausführungsbeispiele können in anderen Geräten wie Handheld-Geräten und eingebetteten Anwendungen verwendet werden. Einige Beispiele für Handheld-Geräte umfassen Mobiltelefone, Internet-Protokoll-Geräte, Digitalkameras, Personal Digital Assistants („PDAs“) und Handheld-PCs. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können eingebettete Anwendungen einen Mikrocontroller, einen digitalen Signalprozessor („DSP“), ein System auf einem Chip, Netzwerkcomputer („NetPCs“), Set-Top-Boxen, Netzwerk-Hubs, Wide Area Network („WAN“)-Switches oder ein beliebiges anderes System umfassen, das einen oder mehrere Befehle ausführen kann, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel.Example embodiments can be used in other devices such as handheld devices and embedded applications. Some examples of handheld devices include cell phones, Internet protocol devices, digital cameras, personal digital assistants ("PDAs"), and handheld personal computers. In at least one embodiment, embedded applications may include a microcontroller, digital signal processor ("DSP"), system on a chip, network computers ("NetPCs"), set top boxes, network hubs, wide area network ("WAN") include switches or any other system capable of executing one or more instructions, according to at least one embodiment.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Computersystem 1800 unter anderem einen Prozessor 1802 umfassen, der unter anderem eine oder mehrere Ausführungseinheiten 1808 für das Training und/oder die Inferenzierung von maschinellen Lernmodellen gemäß den hier beschriebenen Techniken umfassen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das System 18 ein Einzelprozessor-Desktop- oder Serversystem, aber in einem anderen Ausführungsbeispiel kann System 18 ein Multiprozessorsystem sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 1802 ohne Einschränkung einen Mikroprozessor mit komplexem Befehlssatz (engl. complex instruction set computer, CISC), einen Mikroprozessor mit reduziertem Befehlssatz (engl. reduced instruction set computing, RISC), einen Mikroprozessor mit sehr langem Befehlswort (engl. very long instruction word, VLIW), einen Prozessor, der eine Kombination von Befehlssätzen implementiert, oder ein beliebiges anderes Prozessorgerät, wie z.B. einen digitalen Signalprozessor, umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 1802 mit einem Prozessorbus 1810 gekoppelt sein, der Datensignale zwischen dem Prozessor 1802 und anderen Komponenten im Computersystem 1800 übertragen kann.In at least one embodiment, the computer system 1800 may include, among other things, a processor 1802, which may include, among other things, one or more execution units 1808 for training and/or inferring machine learning models according to the techniques described herein. In at least one embodiment, system 18 is a single processor desktop or server system, but in another embodiment system 18 may be a multiprocessor system. In at least one embodiment, the processor 1802 may include, without limitation, a complex instruction set computer (CISC) microprocessor, a reduced instruction set computing (RISC) microprocessor, a very long instruction word (CISC) microprocessor . very long instruction word, VLIW), a processor implementing a combination of instruction sets, or any other processing device such as a digital signal processor. In at least one embodiment, processor 1802 may be coupled to a processor bus 1810 that may transfer data signals between processor 1802 and other components in computer system 1800.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Prozessor 1802 ohne Einschränkung einen internen Level 1 („L1“) Cache-Speicher („Cache“) 1804 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Prozessor 1802 über einen einzigen internen Cache oder mehrere Ebenen eines internen Cache-Speichers verfügen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann sich der Cache-Speicher außerhalb von Prozessor 1802 befinden. Andere Ausführungsbeispiele können auch eine Kombination aus internen und externen Caches umfassen, je nach spezieller Implementierung und Bedarf. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Registerdatei 1806 verschiedene Arten von Daten in verschiedenen Registern speichern, einschließlich, ohne Einschränkung, Ganzzahlregister, Gleitkommaregister, Statusregister und Befehlszeigerregister.In at least one embodiment, processor 1802 may include an internal level 1 ("L1") cache memory ("cache") 1804 without limitation. In at least one embodiment, processor 1802 may have a single internal cache or multiple levels of internal cache memory. In at least one embodiment, the cache memory may be external to processor 1802. Other embodiments may also include a combination of internal and external caches, depending on the particular implementation and need. In at least one embodiment, register file 1806 may store various types of data in various registers including, without limitation, integer registers, floating point registers, status registers, and instruction pointer registers.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel befindet sich die Ausführungseinheit 1808, die unter anderem eine Logik zur Ausführung von Ganzzahl- und Gleitkommaoperationen umfasst, ebenfalls im Prozessor 1802. Prozessor 1802 kann auch einen Mikrocode- („ucode“) Nur-Lese-Speicher („ROM“) umfassen, der Mikrocode für bestimmte Makrobefehle speichert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Ausführungseinheit 1808 Logik zur Handhabung eines gepackten Befehlssatzes 1809 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können durch die Einbeziehung des gepackten Befehlssatzes 1809 in den Befehlssatz eines Allzweckprozessors 1802 zusammen mit einer assoziierten Schaltungsanordnung zur Ausführung von Befehlen Operationen, die von vielen Multimedia-Anwendungen verwendet werden, unter Verwendung gepackter Daten in einem Allzweckprozessor 1802 durchgeführt werden. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen können viele Multimedia-Anwendungen beschleunigt und effizienter ausgeführt werden, indem die volle Breite des Datenbusses eines Prozessors für die Durchführung von Operationen an gepackten Daten genutzt wird, wodurch die Notwendigkeit entfallen kann, kleinere Einheiten von Daten über den Datenbus des Prozessors zu übertragen, um eine oder mehrere Operationen jeweils ein Datenelement auf einmal durchzuführen.In at least one embodiment, execution unit 1808, which includes, among other things, logic for performing integer and floating point operations, also resides in processor 1802. Processor 1802 may also include microcode ("ucode") read only memory ("ROM"). ) that stores microcode for specific macroinstructions. In at least one embodiment, the execution Unit 1808 include logic for handling a packed instruction set 1809. In at least one embodiment, by including the packed instruction set 1809 in the instruction set of a general purpose processor 1802, along with associated circuitry for executing instructions, operations used by many multimedia applications can be performed using packed data in a general purpose processor 1802. In one or more embodiments, many multimedia applications may run faster and more efficiently by utilizing the full width of a processor's data bus to perform operations on packed data, thereby eliminating the need to transfer smaller chunks of data across the processor's data bus to transfer to perform one or more operations one data item at a time.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Ausführungseinheit 1808 auch in Mikrocontrollern, eingebetteten Prozessoren, Grafikgeräten, DSPs und anderen Arten von Logikschaltungen verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Computersystem 1800 ohne Einschränkung einen Speicher 1820 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Speicher 1820 als Dynamic Random Access Memory („DRAM“) Gerät, Static Random Access Memory („SRAM“) Gerät, Flash-Speichergerät oder anderes Speichergerät implementiert sein. Speicher 1820 kann Instruktion(en) 1819 und/oder Daten 1821 speichern, die durch Datensignale repräsentiert werden, die vom Prozessor 1802 ausgeführt werden können.In at least one embodiment, execution unit 1808 may also be used in microcontrollers, embedded processors, graphics devices, DSPs, and other types of logic circuits. In at least one embodiment, computer system 1800 may include memory 1820 without limitation. In at least one embodiment, memory 1820 may be implemented as a dynamic random access memory (“DRAM”) device, static random access memory (“SRAM”) device, flash memory device, or other storage device. Memory 1820 may store instruction(s) 1819 and/or data 1821 represented by data signals executable by processor 1802.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Systemlogik-Chip mit dem Prozessorbus 1810 und dem Speicher 1820 gekoppelt sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Systemlogik-Chip ohne Einschränkung einen Speichersteuerungs-Hub (engl. Memory Controller Hub, „MCH“) 1816 umfassen, und der Prozessor 1802 kann über den Prozessorbus 1810 mit dem MCH 1816 kommunizieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann MCH 1816 einen Speicherpfad mit hoher Bandbreite 1818 zu Speicher 1820 für die Befehls- und Datenspeicherung und für die Speicherung von Grafikbefehlen, Daten und Texturen bereitstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann MCH 1816 Datensignale zwischen Prozessor 1802, Speicher 1820 und anderen Komponenten im Computersystem 1800 leiten und Datensignale zwischen Prozessorbus 1810, Speicher 1820 und einer System-E/A 1822 überbrücken. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Systemlogik-Chip einen Grafikport zur Kopplung an eine Grafiksteuerung bereitstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann MCH 1816 über einen Hochgeschwindigkeits-Speicherpfad 1818 mit Speicher 1820 und Grafik-/Videokarte 1812 über einen Accelerated Graphics Port („AGP“) Interconnect 1814 mit MCH 1816 gekoppelt werden.In at least one embodiment, the system logic chip may be coupled to processor bus 1810 and memory 1820. In at least one embodiment, the system logic chip may include, without limitation, a memory controller hub ("MCH") 1816 and the processor 1802 may communicate with the MCH 1816 via the processor bus 1810 . In at least one embodiment, MCH 1816 may provide a high-bandwidth memory path 1818 to memory 1820 for command and data storage and for storage of graphics commands, data, and textures. In at least one embodiment, MCH 1816 may route data signals between processor 1802, memory 1820, and other components in computer system 1800, and bridge data signals between processor bus 1810, memory 1820, and a system I/O 1822. In at least one embodiment, the system logic chip may provide a graphics port for coupling to a graphics controller. In at least one embodiment, MCH 1816 may be coupled to MCH 1816 via a high-speed memory path 1818 to memory 1820 and graphics/video card 1812 via an Accelerated Graphics Port ("AGP") interconnect 1814 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Computersystem 1800 eine System-E/A 1822 verwenden, das ein proprietärer Hub-Schnittstellenbus ist, um MCH 1816 mit dem E/A-Steuerungs-Hub („ICH“) 1830 zu koppeln. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ICH 1830 über einen lokalen E/A-Bus direkte Verbindungen zu einigen E/A-Geräten bereitstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der lokale E/A-Bus ohne Einschränkung einen Hochgeschwindigkeits-E/A-Bus zur Verbindung von Peripheriegeräten mit dem Speicher 1820, dem Chipsatz und dem Prozessor 1802 umfassen. Beispiele können, ohne Einschränkung, eine Audio-Steuerung 1829, einen Firmware-Hub („Flash-BIOS“) 1828, einen drahtlosen Transceiver 1826, einen Datenspeicher 1824, eine älteren E/A-Steuerung 1823, der Benutzereingaben und Tastaturschnittstellen enthält, einen seriellen Erweiterungsport 1827, wie z.B. Universal Serial Bus („USB“), und eine Netzwerk-Steuerung 1834 umfassen. Der Datenspeicher 1824 kann ein Festplattenlaufwerk, ein Diskettenlaufwerk, ein CD-ROM-Gerät, ein Flash-Speichergerät oder ein anderes Massenspeichergerät umfassen.In at least one embodiment, computer system 1800 may use system I/O 1822, which is a proprietary hub interface bus, to couple MCH 1816 to I/O controller hub ("ICH") 1830. In at least one embodiment, ICH 1830 may provide direct connections to some I/O devices via a local I/O bus. In at least one embodiment, the local I/O bus may include, without limitation, a high speed I/O bus for connecting peripheral devices to the memory 1820, chipset, and processor 1802. Examples may include, without limitation, an audio controller 1829, a firmware hub ("flash BIOS") 1828, a wireless transceiver 1826, a data store 1824, a legacy I/O controller 1823 containing user input and keyboard interfaces serial expansion port 1827, such as Universal Serial Bus ("USB"), and a network controller 1834. Data storage 1824 may include a hard drive, floppy disk drive, CD-ROM device, flash memory device, or other mass storage device.

Gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel zeigt 18 ein System, das miteinander verbundene Hardware-Geräte oder „Chips“ umfasst, während 18 in anderen Ausführungsbeispielen ein beispielhaftes System-on-a-Chip („SoC“) zeigen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die in 18 dargestellten Geräte mit proprietären Verbindungen, standardisierten Verbindungen (z.B. PCIe) oder einer Kombination davon verbunden sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind eine oder mehrere Komponenten des Systems 1800 durch Compute Express Link (CXL)-Verbindungen miteinander verbunden.According to at least one embodiment 18 a system that includes interconnected hardware devices or "chips" while 18 in other embodiments, an example system-on-a-chip ("SoC") may show. In at least one embodiment, the 18 Devices shown may be connected using proprietary connections, standardized connections (e.g. PCIe) or a combination thereof. In at least one embodiment, one or more components of system 1800 are interconnected by Compute Express Link (CXL) connections.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 im System 18 zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in the system 18 for inferring or predicting operations based, at least in part, on weight parameters generated using training operations with neural networks, functions and/or architectures ronal networks or use cases of neural networks described herein can be used.

19 zeigt ein Blockdiagramm, das ein elektronisches Gerät 1900 für die Verwendung eines Prozessors 1910 zeigt, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein elektronisches Gerät 1900 zum Beispiel und ohne Einschränkung ein Notebook, ein Tower-Server, ein Rack-Server, ein Blade-Server, ein Laptop, ein Desktop, ein Tablet, ein mobiles Gerät, ein Telefon, ein eingebetteter Computer oder jedes andere geeignete elektronische Gerät sein. 19 19 is a block diagram depicting an electronic device 1900 for use with a processor 1910, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, electronic device 1900 may include, for example and without limitation, a notebook, tower server, rack server, blade server, laptop, desktop, tablet, mobile device, phone, embedded computer or any other suitable electronic device.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das System 1900 ohne Einschränkung einen Prozessor 1910 umfassen, der kommunikativ mit einer beliebigen geeigneten Anzahl oder Art von Komponenten, Peripheriegeräten, Modulen oder Geräten gekoppelt ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Prozessor 1910 über einen Bus oder eine Schnittstelle gekoppelt, wie z.B. einen 1°C-Bus, einen System Management Bus („SMBus“), einen Low Pin Count (LPC)-Bus, ein Serial Peripheral Interface („SPI“), einen High Definition Audio („HDA“)-Bus, einen Serial Advance Technology Attachment („SATA“)-Bus, einen Universal Serial Bus („USB“) (Versionen 1, 2, 3) oder einen Universal Asynchron Receiver/Transmitter („UART“)-Bus. 19 zeigt gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel ein System, das miteinander verbundene Hardware-Geräte oder „Chips“ umfasst, während 19 in anderen Ausführungsbeispielen ein beispielhaftes System on-a-Chip („SoC“) zeigen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die in 19 dargestellten Geräte durch proprietäre Verbindungen, standardisierte Verbindungen (z.B. PCIe) oder eine Kombination davon miteinander verbunden sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind eine oder mehrere Komponenten von 19 durch Compute Express Link (CXL)-Verbindungen miteinander verbunden.In at least one embodiment, the system 1900 may include, without limitation, a processor 1910 communicatively coupled to any suitable number or type of components, peripherals, modules, or devices. In at least one embodiment, the processor 1910 is coupled via a bus or interface, such as a 1°C bus, a System Management Bus ("SMBus"), a Low Pin Count (LPC) bus, a Serial Peripheral Interface ( "SPI"), a High Definition Audio ("HDA") bus, a Serial Advance Technology Attachment ("SATA") bus, a Universal Serial Bus ("USB") (versions 1, 2, 3), or a Universal Asynchronous receiver/transmitter ("UART") bus. 19 FIG. 10 shows a system comprising interconnected hardware devices or “chips” while FIG 19 in other embodiments, an example system on a chip ("SoC") may show. In at least one embodiment, the 19 Devices shown may be interconnected by proprietary connections, standardized connections (e.g., PCIe), or a combination thereof. In at least one embodiment, one or more components of 19 interconnected by Compute Express Link (CXL) connections.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann 19 eine Anzeige 1924, einen Touchscreen 1925, ein Touchpad 1930, eine Einheit für Nahfeldkommunikation („NFC“) 1945, einen Sensor-Hub 1940, einen Thermosensor 1946, einen Express-Chipsatz („EC“) 1935, ein Trusted Platform Module („TPM“) 1938, BIOS/Firmware/Flash-Speicher („BIOS“, FW Flash") 1922, ein DSP 1960, ein Laufwerk „SSD oder HDD“) 1920 wie eine Solid State Disk („SSD“) oder ein Festplattenlaufwerk („HDD“), eine Wireless Local Area Network-Einheit („WLAN“) 1950, eine Bluetooth-Einheit 1952, eine Wireless Wide Area Network-Einheit („WWAN“) 1956, ein Global Positioning System (GPS) 1955, eine Kamera („USB 3. 0-Kamera“) 1954, z. B. eine USB 3.0-Kamera, oder eine Low Power Double Data Rate („LPDDR“)-Speichereinheit („LPDDR3“) 1915 umfassen, die z. B. im LPDDR3-Standard implementiert ist. Diese Komponenten können jeweils auf beliebige geeignete Weise implementiert werden.In at least one embodiment, 19 a display 1924, a touch screen 1925, a touchpad 1930, a near field communication ("NFC") unit 1945, a sensor hub 1940, a thermal sensor 1946, an express chipset ("EC") 1935, a trusted platform module ("TPM") 1938, BIOS/firmware/flash memory ("BIOS", FW Flash") 1922, a DSP 1960, a drive "SSD or HDD") 1920 such as a solid state disk ("SSD") or hard disk drive ( "HDD"), a Wireless Local Area Network ("WLAN") unit 1950, a Bluetooth unit 1952, a Wireless Wide Area Network ("WWAN") unit 1956, a Global Positioning System (GPS) 1955, a camera (“USB 3. 0 camera”) 1954, e.g., a USB 3.0 camera, or a Low Power Double Data Rate (“LPDDR”) storage device (“LPDDR3”) 1915, e.g., e.g LPDDR3 standard These components can each be implemented in any suitable manner.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können andere Komponenten über die oben diskutierten Komponenten kommunikativ an den Prozessor 1910 gekoppelt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein Beschleunigungsmesser 1941, ein Umgebungslichtsensor (engl. ambient light sensor, „ALS“) 1942, ein Kompass 1943 und ein Gyroskop 1944 kommunikativ mit dem Sensor-Hub 1940 gekoppelt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein Temperatursensor 1939, ein Lüfter 1937, eine Tastatur 1946 und ein Touchpad 1930 kommunikativ mit dem EC 1935 gekoppelt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können der Lautsprecher 1963, ein Kopfhörer 1964 und ein Mikrofon („Mic“) 1965 kommunikativ mit einer Audioeinheit („Audio-Codec und Class-D-Amp“) 1964 gekoppelt sein, die wiederum kommunikativ mit dem DSP 1960 gekoppelt sein kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Audioeinheit 1964 z.B. und ohne Einschränkung einen Audio-Codierer/Decoder („Codec“) und einen Klasse-D-Verstärker umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die SIM-Karte („SIM“) 1957 kommunikativ mit der WWAN-Einheit 1956 gekoppelt sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Komponenten wie die WLAN-Einheit 1950 und die Bluetooth-Einheit 1952 sowie die WWAN-Einheit 1956 in einem Next Generation Form Factor („NGFF“) implementiert werden.In at least one embodiment, other components may be communicatively coupled to processor 1910 via the components discussed above. In at least one embodiment, an accelerometer 1941 , an ambient light sensor ("ALS") 1942 , a compass 1943 , and a gyroscope 1944 may be communicatively coupled to the sensor hub 1940 . In at least one embodiment, a temperature sensor 1939, a fan 1937, a keyboard 1946, and a touchpad 1930 can be communicatively coupled to the EC 1935. In at least one embodiment, the speaker 1963, a headphone 1964, and a microphone ("Mic") 1965 may be communicatively coupled to an audio unit ("Audio Codec and Class D Amp") 1964, which in turn is communicatively coupled to the DSP 1960 can be. In at least one embodiment, audio unit 1964 may include, for example and without limitation, an audio encoder/decoder ("codec") and a class-D amplifier. In at least one embodiment, SIM card ("SIM") 1957 may be communicatively coupled to WWAN unit 1956 . In at least one embodiment, components such as WLAN unit 1950 and Bluetooth unit 1952, as well as WWAN unit 1956 may be implemented in a Next Generation Form Factor ("NGFF").

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 im System 19 zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in the system 19 to infer or predict operations based, at least in part, on weight parameters calculated using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuersystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robotic control system may be implemented using a processor as described above.

20 zeigt ein Computersystem 2000, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das Computersystem 2000 so konfiguriert, dass es verschiedene Verfahren und Methoden implementiert, die in dieser Offenbarung beschrieben werden. 20 10 shows a computer system 2000, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, computer system 2000 is configured to implement various methods and methods described in this disclosure.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das Computersystem 2000 ohne Einschränkung mindestens eine zentrale Verarbeitungseinheit („CPU“) 2002, die mit einem Kommunikationsbus 2010 verbunden ist, der unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Protokolls wie PCI („Peripheral Component Interconnect“), Peripheral Component Interconnect Express („PCI-Express“), AGP („Accelerated Graphics Port“), HyperTransport oder eines anderen Bus- oder Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsprotokolls bzw. beliebiger anderer Bus- oder Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsprotokolle implementiert ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das Computersystem 2000 ohne Einschränkung einen Hauptspeicher 2004 und Steuerlogik (z.B. implementiert als Hardware, Software oder eine Kombination davon), und die Daten werden im Hauptspeicher 2004 gespeichert, der die Form eines Direktzugriffsspeichers („RAM“) annehmen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist ein Netzwerkschnittstellen-Subsystem („Netzwerkschnittstelle“) 2022 eine Schnittstelle zu anderen Rechengeräten und Netzwerken zum Empfang von Daten von und zur Übertragung von Daten an andere Systeme vom Computersystem 2000 bereitgestellt.In at least one embodiment, the computer system 2000 includes, without limitation, at least one central processing unit (“CPU”) 2002 connected to a communications bus 2010 using any suitable protocol such as PCI (“Peripheral Component Interconnect”), Peripheral Component Interconnect Express (“PCI-Express”), AGP (“Accelerated Graphics Port”), HyperTransport or any other bus or point-to-point communication protocol or any other bus or point-to-point communication protocol. In at least one embodiment, computer system 2000 includes, without limitation, main memory 2004 and control logic (e.g., implemented as hardware, software, or a combination thereof), and data is stored in main memory 2004, which may take the form of random access memory ("RAM"). In at least one embodiment, a network interface subsystem ("network interface") 2022 is provided by computer system 2000 to interface to other computing devices and networks for receiving data from and transmitting data to other systems.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das Rechnersystem 2000, in mindestens einem Ausführungsbeispiel, unter anderem die Eingabegeräte 2008, das Parallelverarbeitungssystem 2012 und die Anzeigegeräte 2006, die mit einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhre („CRT“), einer Flüssigkristallanzeige („LCD“), einer Leuchtdiode („LED“), einer Plasmaanzeige oder anderen geeigneten Anzeigetechnologien realisiert werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Benutzereingaben von Eingabegeräten 2008 wie Tastatur, Maus, Touchpad, Mikrofon und mehr empfangen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jedes der vorgenannten Module auf einer einzigen Halbleiterplattform angeordnet sein, um ein Verarbeitungssystem zu bilden.In at least one embodiment, the computing system 2000 includes, in at least one embodiment, the input devices 2008, the parallel processing system 2012, and the display devices 2006, which may be a conventional cathode ray tube ("CRT"), a liquid crystal display ("LCD"), a light emitting diode ( "LED"), a plasma display or other suitable display technologies can be implemented. In at least one embodiment, user input is received from input devices 2008 such as a keyboard, mouse, touchpad, microphone, and more. In at least one embodiment, each of the foregoing modules may be arranged on a single semiconductor platform to form a processing system.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 im System 20 zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in the system 20 to infer or predict operations based, at least in part, on weight parameters calculated using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuersystems unter Verwendung eines Computersystems wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a computer system as described above.

21 zeigt ein Computersystem 2100, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das Computersystem 2100, ohne Einschränkung, einen Computer 2110 und einen USB-Stick 2120. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Computer 2110 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl und Art von Prozessor(en) (nicht abgebildet) und einen Speicher (nicht abgebildet) umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst Computer 2110, ohne Einschränkung, einen Server, eine Cloud-Instanz, einen Laptop und einen Desktop-Computer. 21 12 shows a computer system 2100, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, computer system 2100 includes, without limitation, computer 2110 and thumb drive 2120. In at least one embodiment, computer 2110 may include, without limitation, any number and type of processor(s) (not shown) and memory (not shown). In at least one embodiment, computer 2110 includes, without limitation, a server, a cloud instance, a laptop, and a desktop computer.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der USB-Stick 2120 ohne Einschränkung eine Verarbeitungseinheit 2130, eine USB-Schnittstelle 2140 und eine USB-Schnittstellenlogik 2150. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann es sich bei der Verarbeitungseinheit 2130 um ein beliebiges Befehlsausführungssystem, ein Gerät oder eine Vorrichtung handeln, die in der Lage ist, Befehle auszuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Verarbeitungseinheit 2130 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl und Art von Verarbeitungskernen umfassen (nicht abgebildet). In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Verarbeitungskern 2130 eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung („ASIC“), der für die Ausführung einer beliebigen Anzahl und Art von Operationen optimiert ist, die mit maschinellem Lernen assoziiert sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Verarbeitungskern 2130 beispielsweise eine Tensorverarbeitungseinheit („TPC“), die für die Durchführung von Inferenzoperationen des maschinellen Lernens optimiert ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Verarbeitungskern 2130 eine Bildverarbeitungseinheit („VPU“), die für die Durchführung von Inferenzoperationen im Zusammenhang mit maschineller Bildverarbeitung und maschinellem Lernen optimiert ist.In at least one embodiment, USB key 2120 includes, without limitation, processing unit 2130, USB interface 2140, and USB interface logic 2150. In at least one embodiment, processing unit 2130 may be any instruction execution system, device, or device , capable of executing commands. In at least one embodiment, processing unit 2130 may include any number and type of processing cores (not shown), without limitation. In at least one embodiment, processing core 2130 includes an application specific integrated circuit ("ASIC") optimized to perform any number and type of operations compatible with associated with machine learning. For example, in at least one embodiment, the processing core 2130 is a tensor processing unit ("TPC") optimized for performing machine learning inference operations. In at least one embodiment, the processing core 2130 is an image processing unit ("VPU") optimized for performing inference operations related to machine vision and machine learning.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die USB-Schnittstelle 2140 eine beliebige Art von USB-Stecker oder USB-Buchse sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die USB-Schnittstelle 2140 beispielsweise eine USB 3.0 Typ-C-Buchse für Daten und Strom. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die USB-Schnittstelle 2140 ein USB-3.0-Stecker vom Typ A. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die USB-Schnittstellenlogik 2150 eine beliebige Menge und Art von Logik umfassen, die es der Verarbeitungseinheit 2130 ermöglicht, über den USB-Anschluss 2140 eine Schnittstelle mit Geräten (z.B. Computer 2110) zu bilden.In at least one embodiment, the USB interface 2140 can be any type of USB plug or USB socket. For example, in at least one embodiment, the USB interface 2140 is a USB 3.0 Type-C socket for data and power. In at least one embodiment, USB interface 2140 is a USB 3.0 Type A connector. In at least one embodiment, USB interface logic 2150 may include any amount and type of logic that enables processing unit 2130 to communicate over the USB Port 2140 to interface with devices (e.g., computer 2110).

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 im System 21 zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in the system 21 to infer or predict operations based, at least in part, on weight parameters calculated using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuersystems unter Verwendung eines Computersystems wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a computer system as described above.

22A zeigt eine beispielhafte Architektur, in der eine Vielzahl von GPUs 2210-2213 mit einer Vielzahl von Mehrkernprozessoren 2205-2206 über Hochgeschwindigkeitsverbindungen 2240-2243 kommunikativ gekoppelt ist (z.B. Busse, Punkt-zu-Punkt-Verbindungen usw.). In einem Ausführungsbeispiel unterstützen die Hochgeschwindigkeitsverbindungen 2240-2243 einen Kommunikationsdurchsatz von 4 GB/s, 30 GB/s, 80 GB/s oder höher. Verschiedene Verbindungsprotokolle können verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, PCIe 4.0 oder 5.0 und NVLink 2.0. 22A Figure 1 shows an example architecture in which a plurality of GPUs 2210-2213 are communicatively coupled to a plurality of multi-core processors 2205-2206 via high-speed links 2240-2243 (eg, buses, point-to-point links, etc.). In one embodiment, the high-speed links 2240-2243 support a communication throughput of 4 GB/s, 30 GB/s, 80 GB/s, or higher. Various connection protocols can be used including, but not limited to, PCIe 4.0 or 5.0 and NVLink 2.0.

Zusätzlich, und gemäß einem Ausführungsbeispiel, sind zwei oder mehr der GPUs 2210-2213 über Hochgeschwindigkeitsverbindungen 2229-2230 miteinander verbunden, die mit denselben oder anderen Protokollen/Links als die für die Hochgeschwindigkeitsverbindungen 2240-2243 verwendeten implementiert werden können. In ähnlicher Weise können zwei oder mehr Mehrkernprozessoren 2205-2206 über die Hochgeschwindigkeitsverbindung 2228 verbunden werden, bei der es sich um symmetrische Multiprozessor-Busse (SMP) handeln kann, die mit 20 GB/s, 30 GB/s, 120 GB/s oder höher arbeiten. Alternativ kann die gesamte Kommunikation zwischen verschiedenen in 22A gezeigten Systemkomponenten über dieselben Protokolle/Links erfolgen (z.B. über eine gemeinsame Verbindungsstruktur).Additionally, and according to one embodiment, two or more of the GPUs 2210-2213 are interconnected via high-speed links 2229-2230, which may be implemented with the same or different protocols/links than those used for the high-speed links 2240-2243. Similarly, two or more multi-core processors 2205-2206 can be connected via high-speed interconnect 2228, which can be symmetric multiprocessor (SMP) buses operating at 20 GB/s, 30 GB/s, 120 GB/s, or work higher. Alternatively, all communication between different in 22A system components shown take place via the same protocols/links (e.g. via a common connection structure).

In einem Ausführungsbeispiel ist jeder Mehrkernprozessor 2205-2206 über die Speicherverbindungen 2226-2227 kommunikativ mit einem Prozessorspeicher 2201-2202 gekoppelt, und jeder Grafikprozessor 2210-2213 ist über die GPU-Speicherverbindungen 2250-2253 kommunikativ mit dem GPU-Speicher 2220-2223 gekoppelt. Die Speicherverbindungen 2226-2227 und 2250-2253 können gleiche oder unterschiedliche Speicherzugriffstechnologien verwenden. Als Beispiel, ohne Einschränkung, können Prozessorspeicher 2201-2202 und GPU-Speicher 2220-2223 flüchtige Speicher wie dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) (einschließlich gestapelter DRAMs), Grafik-DDR-SDRAM (GDDR) (z. B. GDDR5, GDDR6) oder Speicher mit hoher Bandbreite (HBM) und/oder nichtflüchtige Speicher wie 3D XPoint oder Nano-Ram sein. In einem Ausführungsbeispiel kann ein Teil der Prozessorspeicher 2201-2202 flüchtiger Speicher und ein anderer Teil nichtflüchtiger Speicher sein (z. B. bei Verwendung einer zweistufigen Speicherhierarchie (2LM)).In one embodiment, each multi-core processor 2205-2206 is communicatively coupled to processor memory 2201-2202 via memory interconnects 2226-2227, and each graphics processor 2210-2213 is communicatively coupled to GPU memory 2220-2223 via GPU memory interconnects 2250-2253. Memory interconnects 2226-2227 and 2250-2253 may use the same or different memory access technologies. As an example, without limitation, processor memory 2201-2202 and GPU memory 2220-2223 may be volatile memory such as dynamic random access memory (DRAM) (including stacked DRAMs), graphics DDR-SDRAM (GDDR) (e.g., GDDR5, GDDR6), or High bandwidth memory (HBM) and/or non-volatile memory such as 3D XPoint or Nano-Ram. In one embodiment, a portion of the processor memories 2201-2202 may be volatile memory and another portion may be non-volatile memory (e.g., when using a two-level memory hierarchy (2LM)).

Wie hier beschrieben, können zwar verschiedene Prozessoren 2205-2206 und GPUs 2210-2213 physisch an einen bestimmten Speicher 2201-2202 bzw. 2220-2223 gekoppelt sein, es kann jedoch eine einheitliche Speicherarchitektur implementiert werden, bei der ein und derselbe virtuelle Systemadressraum (auch als „effektiver Adressraum“ bezeichnet) auf verschiedene physische Speicher verteilt wird. Beispielsweise können die Prozessorspeicher 2201-2202 jeweils 64 GB Systemspeicher-Adressraum und die GPU-Speicher 2220-2223 jeweils 32 GB Systemspeicher-Adressraum umfassen (was in diesem Beispiel zu einem adressierbaren Speicher von insgesamt 256 GB führt).As described herein, while different processors 2205-2206 and GPUs 2210-2213 can be physically coupled to a particular memory 2201-2202 and 2220-2223, respectively, a unified memory architecture can be implemented using the same virtual system address space (aka referred to as the “effective address space”) is distributed across different physical memories. For example For example, processor memories 2201-2202 can each include 64 GB of system memory address space and GPU memories 2220-2223 can each include 32 GB of system memory address space (resulting in a total of 256 GB of addressable memory in this example).

22B zeigt zusätzliche Details für eine Verbindung zwischen einem Mehrkernprozessor 2207 und einem Grafikbeschleunigungsmodul 2246, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 kann einen oder mehrere GPU-Chips umfassen, die auf einer Leitungskarte integriert sind, die über die Hochgeschwindigkeitsverbindung 2240 mit dem Prozessor 2207 gekoppelt ist. Alternativ kann das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 in demselben Gehäuse oder Chip wie der Prozessor 2207 integriert sein. 22B 12 shows additional details for a connection between a multi-core processor 2207 and a graphics accelerator module 2246, according to one embodiment. Graphics accelerator module 2246 may include one or more GPU chips integrated on a line card coupled to processor 2207 via high speed interconnect 2240 . Alternatively, the graphics accelerator module 2246 may be integrated in the same package or chip as the processor 2207.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der abgebildete Prozessor 2207 eine Vielzahl von Kernen 2260A-2260D, jeder mit einem Übersetzungs-Lookaside-Puffer 2261A-2261D und einem oder mehreren Caches 2262A-2262D. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Kerne 2260A-2260D verschiedene andere Komponenten zur Ausführung von Befehlen und zur Verarbeitung von Daten umfassen, die nicht abgebildet sind. Die Caches 2262A-2262D können Level 1 (L1)- und Level 2 (L2)-Caches umfassen. Darüber hinaus können ein oder mehrere gemeinsam genutzte Caches 2256 in den Caches 2262A-2262D enthalten sein und von Sätzen von Kernen 2260A-2260D gemeinsam genutzt werden. Beispielsweise umfasst ein Ausführungsbeispiel des Prozessors 2207 24 Kerne, jeder mit seinem eigenen L1-Cache, zwölf gemeinsam genutzte L2-Caches und zwölf gemeinsam genutzte L3-Caches. In diesem Ausführungsbeispiel werden ein oder mehrere L2- und L3-Caches von zwei benachbarten Kernen gemeinsam genutzt. Der Prozessor 2207 und das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 sind mit dem Systemspeicher 2214 verbunden, der die Prozessorspeicher 2201-2202 von 22A umfassen kann.In at least one embodiment, the processor 2207 depicted includes a plurality of cores 2260A-2260D, each with a translation lookaside buffer 2261A-2261D and one or more caches 2262A-2262D. In at least one embodiment, cores 2260A-2260D may include various other components for executing instructions and processing data that are not shown. Caches 2262A-2262D may include level 1 (L1) and level 2 (L2) caches. Additionally, one or more shared caches 2256 may be included within caches 2262A-2262D and shared between sets of cores 2260A-2260D. For example, one embodiment of processor 2207 includes 24 cores, each with its own L1 cache, twelve shared L2 caches, and twelve shared L3 caches. In this embodiment, one or more L2 and L3 caches are shared between two adjacent cores. The processor 2207 and the graphics accelerator module 2246 are connected to the system memory 2214, which contains the processor memories 2201-2202 of 22A may include.

Kohärenz wird für Daten und Befehle, die in verschiedenen Caches 2262A-2262D, 2256 und im Systemspeicher 2214 gespeichert sind, über die Kommunikation zwischen den Kernen über einen Kohärenzbus 2264 aufrechterhalten. Beispielsweise kann jedem Cache eine Cache-Kohärenzlogik/Schaltungsanordnung zugeordnet werden, um als Reaktion auf erkannte Lese- oder Schreibvorgänge in bestimmte Cache-Leitungen über den Kohärenzbus 2264 zu kommunizieren. In einer Implementierung ist ein Cache-Snooping-Protokoll über den Kohärenzbus 2264 implementiert, um Cache-Zugriffe abzuhören.Coherency is maintained for data and instructions stored in various caches 2262A-2262D, 2256 and in system memory 2214 via communication between the cores over a coherency bus 2264. For example, cache coherency logic/circuitry may be associated with each cache to communicate over the coherency bus 2264 in response to detected reads or writes to particular cache lines. In one implementation, a cache snooping protocol is implemented over the coherency bus 2264 to snoop on cache accesses.

In einem Ausführungsbeispiel koppelt ein Proxy-Schaltkreis 2225 das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 kommunikativ an den Kohärenzbus 2264, so dass das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 als Peer der Kerne 2260A-2260D an einem Cache-Kohärenzprotokoll teilnehmen kann. Insbesondere ist eine Schnittstelle 2235 für die Verbindung mit dem Proxy-Schaltkreis 2225 über die Hochgeschwindigkeitsverbindung 2240 (z. B. PCIe-Bus, NVLink usw.) vorgesehen, und eine Schnittstelle 2237 verbindet das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 mit der Verbindung 2240.In one embodiment, a proxy circuit 2225 communicatively couples the graphics accelerator module 2246 to the coherency bus 2264 so that the graphics accelerator module 2246 can participate in a cache coherency protocol as a peer of the cores 2260A-2260D. In particular, an interface 2235 is provided for connection to the proxy circuitry 2225 via the high-speed connection 2240 (e.g. PCIe bus, NVLink, etc.), and an interface 2237 connects the graphics accelerator module 2246 to the connection 2240.

In einer Implementierung ist ein Beschleuniger-Integrationsschaltkreis 2236 für eine Vielzahl von Grafikverarbeitungs-Engines 2231, 2232, N des Grafikbeschleunigungsmoduls 2246 für Cache-Verwaltung, Speicherzugriff, Kontext-Verwaltung und Interrupt-Verwaltungsdienste bereitgestellt. Die Engines 2231, 2232, N können jeweils eine separate Grafikverarbeitungseinheit (GPU) umfassen. Alternativ können die Grafikverarbeitungs-Engines 2231, 2232, N verschiedene Typen von Grafikverarbeitungs-Engines innerhalb einer GPU umfassen, wie z. B. Grafikausführungseinheiten, Medienverarbeitungs-Engines (z. B. Video-Codierer/-Decoder), Sampler und Blit-Engines. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 eine GPU mit einer Vielzahl von Grafikverarbeitungs-Engines 2231-2232, N oder Grafikverarbeitungs-Engines 2231-2232, N können einzelne GPUs sein, die in einem gemeinsamen Gehäuse, einer Leitungskarte oder einem Chip integriert sind.In one implementation, an accelerator integration circuit 2236 is provided for a plurality of graphics processing engines 2231, 2232, N of the graphics accelerator module 2246 for cache management, memory access, context management, and interrupt management services. The engines 2231, 2232, N can each comprise a separate graphics processing unit (GPU). Alternatively, the graphics processing engines 2231, 2232, N can include different types of graphics processing engines within a GPU, such as e.g. B. graphics execution units, media processing engines (e.g. video encoders/decoders), samplers and blit engines. In at least one embodiment, graphics accelerator module 2246 may be a GPU with a plurality of graphics processing engines 2231-2232,N or graphics processing engines 2231-2232,N may be individual GPUs integrated into a common chassis, line card, or chip.

In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Beschleuniger-Integrationsschaltkreis 2236 eine Speicherverwaltungseinheit (MMU) 2239 zur Ausführung verschiedener Speicherverwaltungsfunktionen wie Übersetzungen von virtuellem in physischen Speicher (auch als Übersetzungen von effektivem in realen Speicher bezeichnet) und Speicherzugriffsprotokolle für den Zugriff auf den Systemspeicher 2214. MMU 2239 kann auch einen Übersetzungs-Lookaside-Puffer (engl. Translation Lookaside Buffer, TLB) (nicht abgebildet) für die Zwischenspeicherung von Übersetzungen von virtuellen/effektiven in physische/reale Adressen umfassen. In einem Ausführungsbeispiel speichert ein Cache 2238 Befehle und Daten für den effizienten Zugriff durch die Engines 2231-2232, N. In einem Ausführungsbeispiel werden die im Cache 2238 und in den Grafikspeichern 2233-2234, M gespeicherten Daten mit den Kern-Caches 2262A-2262D, 2256 und dem Systemspeicher 2214 kohärent gehalten. Wie bereits erwähnt, kann dies über den Proxy-Schaltkreis 2225 für Cache 2238 und die Speicher 2233-2234, M erfolgen (z.B. Senden von Aktualisierungen an Cache 2238 im Zusammenhang mit Änderungen/Zugriffen auf Cache-Zeilen in den Prozessor-Caches 2262A-2262D, 2256 und Empfang von Aktualisierungen von Cache 2238).In one embodiment, the accelerator integration circuit 2236 includes a memory management unit (MMU) 2239 for performing various memory management functions such as virtual to physical memory translations (also referred to as effective to real memory translations) and memory access protocols for accessing the system memory 2214. MMU 2239 can may also include a translation lookaside buffer (TLB) (not shown) for caching translations from virtual/effective to physical/real addresses. In one embodiment, a cache 2238 stores instructions and data for efficient access by engines 2231-2232,N. In one embodiment, the data stored in cache 2238 and graphics memories 2233-2234,M is shared with core caches 2262A-2262D , 2256 and the system memory 2214 are kept coherent. As previously mentioned, this can be done via proxy circuitry 2225 for cache 2238 and memories 2233-2234, M (e.g. sending updates to cache 2238 in related to changes/accesses to cache lines in processor caches 2262A-2262D, 2256 and receiving updates from cache 2238).

Ein Satz von Registern 2245 speichert Kontextdaten für Threads, die von den Engines 2231-2232, N für die Grafikverarbeitung ausgeführt werden, und eine Kontextverwaltungsschaltung 2248 verwaltet Thread-Kontexte. Die Kontextverwaltungsschaltung 2248 kann beispielsweise Sicherungs- und Wiederherstellungsoperationen durchführen, um die Kontexte verschiedener Threads während des Umschaltens von Kontexten zu sichern und wiederherzustellen (z.B. wenn ein erster Thread gesichert und ein zweiter Thread gespeichert wird, so dass ein zweiter Thread von der Engine zur Grafikverarbeitung ausgeführt werden kann). Bei einem Kontextwechsel kann z.B. die Kontextverwaltungsschaltung 2248 aktuelle Registerwerte in einem bestimmten Bereich im Speicher (z.B. identifiziert durch einen Identifikator) speichern. Sie kann dann Registerwerte wiederherstellen, wenn sie zu einem Kontext zurückkehrt. In einem Ausführungsbeispiel empfängt und verarbeitet eine Unterbrechungsverwaltungsschaltung (engl. interrupt management circuit) 2247 von Systemgeräten empfangene Unterbrechungen.A set of registers 2245 stores context data for threads executed by the graphics processing engines 2231-2232,N and a context management circuit 2248 manages thread contexts. For example, the context management circuitry 2248 may perform save and restore operations to save and restore the contexts of different threads during context switching (e.g., when a first thread is saved and a second thread saved so that a second thread is executed by the graphics processing engine can be). For example, upon a context switch, the context management circuit 2248 may store current register values in a particular area in memory (e.g., identified by an identifier). It can then restore register values when returning to a context. In one embodiment, an interrupt management circuit 2247 receives and processes interrupts received from system devices.

In einer Implementierung werden virtuelle/effektive Adressen aus der Grafikverarbeitungs-Engine 2231 durch die MMU 2239 in reelle/physikalische Adressen im Systemspeicher 2214 übersetzt. Ein Ausführungsbeispiel der Beschleuniger-Integrationsschaltkreis 2236 unterstützt mehrere (z.B. 4, 8, 16) Grafik-Beschleunigermodule 2246 und/oder andere Beschleunigergeräte. Das Grafikbeschleunigermodul 2246 kann für eine einzelne, auf dem Prozessor 2207 ausgeführte Anwendung dediziert sein oder von mehreren Anwendungen gemeinsam genutzt werden. In einem Ausführungsbeispiel wird eine virtualisierte Grafikausführungsumgebung dargestellt, in der Ressourcen der Grafikverarbeitungs-Engines 2231-2232, N von mehreren Anwendungen oder virtuellen Maschinen (VMs) gemeinsam genutzt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Ressourcen in „Abschnitte“ (engl. slices) unterteilt werden, die verschiedenen VMs und/oder Anwendungen basierend auf den mit VMs und/oder Anwendungen assoziierten Verarbeitungsanforderungen und Prioritäten zugewiesen werden.In one implementation, virtual/effective addresses from graphics processing engine 2231 are translated by MMU 2239 to real/physical addresses in system memory 2214 . One embodiment of accelerator integration circuit 2236 supports multiple (e.g., 4, 8, 16) graphics accelerator modules 2246 and/or other accelerator devices. The graphics accelerator module 2246 can be dedicated to a single application running on the processor 2207 or shared between multiple applications. In one embodiment, a virtualized graphics execution environment is presented in which resources of graphics processing engines 2231-2232, N are shared between multiple applications or virtual machines (VMs). In at least one embodiment, resources may be divided into "slices" that are allocated to different VMs and/or applications based on the processing requirements and priorities associated with VMs and/or applications.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel funktioniert der Beschleuniger-Integrationsschaltkreis 2236 als Brücke zu einem System für Grafikbeschleunigungsmodul 2246 und stellt Adressübersetzung und Systemspeicher-Cache-Dienste bereit. Darüber hinaus kann der Beschleuniger-Integrationsschaltkreis 2236 Virtualisierungseinrichtungen für einen Host-Prozessor bereitstellen, um die Virtualisierung der Grafikverarbeitungsmodule 2231-2232, Interrupts und Speicherverwaltung zu verwalten.In at least one embodiment, accelerator integration circuit 2236 functions as a bridge to a system graphics accelerator module 2246 and provides address translation and system memory caching services. In addition, the accelerator integration circuit 2236 may provide virtualization facilities for a host processor to manage virtualization of the graphics processing modules 2231-2232, interrupts, and memory management.

Da die Hardwareressourcen der Grafikverarbeitungs-Engines 2231-2232, N explizit einem realen Adressraum zugeordnet sind, der vom Host-Prozessor 2207 gesehen wird, kann jeder beliebige Host-Prozessor diese Ressourcen direkt über einen effektiven Adresswert adressieren. Eine Funktionalität des Beschleuniger-Integrationsschaltkreises 2236, in einem Ausführungsbeispiel, ist die physische Trennung der Engines 2231-2232, N, so dass sie für ein System als unabhängige Einheiten erscheinen.Since the hardware resources of the graphics processing engines 2231-2232,N are explicitly mapped to a real address space seen by the host processor 2207, any host processor can directly address these resources via an effective address value. A functionality of the accelerator integrated circuit 2236, in one embodiment, is the physical separation of the engines 2231-2232, N so that they appear to a system as independent entities.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind ein oder mehrere Grafikspeicher 2233-2234, M jeweils mit den Engines 2231-2232, N gekoppelt. Grafikspeicher 2233-2234, M speichern Befehle und Daten, die von der jeweiligen Grafikverarbeitungs-Engine 2231-2232, N verarbeitet werden. Bei den Grafikspeichern 2233-2234, M kann es sich um flüchtige Speicher wie DRAMs (einschließlich gestapelter DRAMs), GDDR-Speicher (z. B. GDDR5, GDDR6) oder HBM und/oder um nichtflüchtige Speicher wie 3D XPoint oder Nano-Ram handeln.In at least one embodiment, one or more graphics memories 2233-2234,M are coupled to engines 2231-2232,N, respectively. Graphics memories 2233-2234,M store commands and data to be processed by the respective graphics processing engine 2231-2232,N. Graphics memory 2233-2234,M may be volatile memory such as DRAM (including stacked DRAM), GDDR memory (e.g., GDDR5, GDDR6), or HBM, and/or non-volatile memory such as 3D XPoint or Nano-Ram .

In einem Ausführungsbeispiel werden, um den Datenverkehr über die Verbindung 2240 zu reduzieren, Vorgabetechniken (engl. biasing techniques) verwendet, um sicherzustellen, dass die in den Grafikspeichern 2233-2234, M gespeicherten Daten die Daten sind, die am häufigsten von den Grafikverarbeitungs-Engines 2231-2232, N und vorzugsweise nicht von den Kernen 2260A-2260D (zumindest nicht häufig) verwendet werden. In ähnlicher Weise versucht ein Vorgabemechanismus, die von den Kernen (und vorzugsweise nicht von den Grafikverarbeitungs-Engines 2231-2232, N) benötigten Daten in den Caches 2262A-2262D, 2256 der Kerne und dem Systemspeicher 2214 zu halten.In one embodiment, to reduce data traffic over link 2240, biasing techniques are used to ensure that the data stored in graphics memories 2233-2234,M is the data most frequently used by the graphics processing engines. Engines 2231-2232, N and preferably not used by cores 2260A-2260D (at least not often). Similarly, a default mechanism attempts to hold the data needed by the cores (and preferably not by the graphics processing engines 2231-2232,N) in the cores' caches 2262A-2262D, 2256 and system memory 2214.

22C zeigt ein weiteres exemplarisches Ausführungsbeispiel, in dem der Beschleuniger-Integrationsschaltkreis 2236 im Prozessor 2207 integriert ist. In diesem Ausführungsbeispiel kommunizieren die Engines 2231-2232, N direkt über die Hochgeschwindigkeitsverbindung 2240 mit dem Beschleuniger-Integrationsschaltkreis 2236 über die Schnittstelle 2237 und die Schnittstelle 2235 (die wiederum jede Art von Bus oder Schnittstellenprotokoll verwenden kann). Der Beschleuniger-Integrationsschaltkreis 2236 kann die gleichen Operationen wie die in 22B beschriebenen ausführen, jedoch möglicherweise mit einem höheren Durchsatz, da er sich in unmittelbarer Nähe des Kohärenzbusses 2264 und der Caches 2262A-2262D, 2256 befindet. In einem Ausführungsbeispiel werden verschiedene Programmiermodelle unterstützt, darunter ein dediziertes Prozess-Programmiermodell (keine Virtualisierung des Grafik-Beschleunigungsmoduls) und gemeinsam genutzte Programmiermodelle (mit Virtualisierung), die Programmiermodelle umfassen können, die durch den Beschleuniger-Integrationsschaltkreis 2236 gesteuert werden, sowie Programmiermodelle, die durch das Grafik-Beschleunigungsmodul 2246 gesteuert werden. 22C FIG. 12 shows another exemplary embodiment in which accelerator integrated circuit 2236 is integrated in processor 2207. FIG. In this embodiment, engines 2231-2232,N communicate directly over high speed link 2240 with accelerator integrated circuit 2236 via interface 2237 and interface 2235 (which in turn may use any type of bus or interface protocol). The accelerator integrated circuit 2236 can perform the same operations as those in FIG 22B perform as described, but possibly with a height ren throughput because it is in close proximity to the coherency bus 2264 and caches 2262A-2262D, 2256. In one embodiment, various programming models are supported, including a dedicated process programming model (no graphics accelerator virtualization) and shared programming models (with virtualization), which may include programming models controlled by the accelerator integration circuit 2236, as well as programming models that controlled by the Graphics Accelerator Module 2246.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Grafikverarbeitungs-Engines 2231-2232, N für eine einzige Anwendung oder einen einzigen Prozess unter einem einzigen Betriebssystem bestimmt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine einzelne Anwendung andere Anwendungsanforderungen zu den Grafikverarbeitungs-Engines 2231-2232, N leiten und so die Virtualisierung innerhalb einer VM/Partition bereitstellen.In at least one embodiment, the graphics processing engines 2231-2232,N are dedicated to a single application or process under a single operating system. In at least one embodiment, a single application can route other application requests to the graphics processing engines 2231-2232,N, thus providing virtualization within a VM/partition.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Grafikverarbeitungs-Engines 2231-2232, N von mehreren VM/Anwendungspartitionen gemeinsam genutzt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können gemeinsam genutzte Modelle einen Systemhypervisor zur Virtualisierung der Grafikverarbeitungs-Engines 2231-2232, N verwenden, um den Zugriff durch jedes Betriebssystem zu ermöglichen. Bei Systemen mit einer Partition ohne Hypervisor sind die Engines 2231-2232, N für Grafikverarbeitungsanwendungen Bestandteil eines Betriebssystems. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Betriebssystem die Grafikverarbeitungs-Engines 2231-2232, N virtualisieren, um den Zugriff auf jeden Prozess oder jede Anwendung zu ermöglichen.In at least one embodiment, the graphics processing engines 2231-2232,N may be shared between multiple VM/application partitions. In at least one embodiment, shared models may use a system hypervisor to virtualize the graphics processing engines 2231-2232,N to allow access by any operating system. In systems with a partition without a hypervisor, the engines 2231-2232, N for graphics processing applications are part of an operating system. In at least one embodiment, an operating system may virtualize the graphics processing engines 2231-2232,N to allow access to any process or application.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel, wählt das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 oder eine einzelne Grafikverarbeitungs-Engine 2231-2232, N ein Prozesselement unter Verwendung eines Prozesshandles aus. In einem Ausführungsbeispiel werden die Prozesselemente im Systemspeicher 2214 gespeichert und sind unter Verwendung einer hier beschriebenen Übersetzungstechniken für effektive Adressen in reale Adressen adressierbar. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Prozess-Handle ein implementierungsspezifischer Wert sein, der einem Host-Prozess bei der Registrierung seines Kontexts bei der Grafikverarbeitungs-Engine 2231-2232, N bereitgestellt wird (d.h. Aufruf der Systemsoftware, um ein Prozesselement zu einer Prozesselement-Verknüpfungsliste hinzuzufügen). In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die unteren 16 Bits eines Prozess-Handle ein Offset des Prozesselements innerhalb einer Prozesselement-Verknüpfungsliste sein.In at least one embodiment, the graphics accelerator module 2246 or an individual graphics processing engine 2231-2232, N selects a process item using a process handle. In one embodiment, the process elements are stored in system memory 2214 and are addressable using an effective address-to-real address translation technique described herein. In at least one embodiment, a process handle may be an implementation-specific value provided to a host process upon registering its context with the graphics processing engine 2231-2232, N (i.e., calling system software to add a process item to a process item linked list to add). In at least one embodiment, the lower 16 bits of a process handle may be an offset of the process item within a process item linked list.

22D zeigt einen exemplarischen Beschleuniger-Integrationsabschnitt 2290. Wie hier verwendet, umfasst ein „Abschnitt“ (engl. slice) einen spezifischen Teil der Verarbeitungsressourcen des Beschleuniger-Integrationsschaltkreises 2236. Der effektive Anwendungsadressraum 2282 innerhalb des Systemspeichers 2214 speichert die Prozesselemente 2283. In einem Ausführungsbeispiel werden Prozesselemente 2283 als Antwort auf GPU-Aufrufe 2281 von Anwendungen 2280 gespeichert, die auf Prozessor 2207 ausgeführt werden. Ein Prozesselement 2283 enthält den Prozesszustand für die entsprechende Anwendung 2280. Ein Arbeitsdeskriptor (WD) 2284, der in Prozesselement 2283 enthalten ist, kann ein einzelner Job sein, der von einer Anwendung angefordert wird, oder kann einen Zeiger auf eine Warteschlange von Jobs enthalten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist WD 2284 ein Zeiger auf eine Jobanforderungs-Warteschlange im Adressraum 2282 einer Anwendung. 22D 1 shows an exemplary accelerator integration slice 2290. As used herein, a “slice” includes a specific portion of the processing resources of the accelerator integration circuit 2236. The effective application address space 2282 within the system memory 2214 stores the processing elements 2283. In one embodiment, Process items 2283 stored in response to GPU calls 2281 from applications 2280 running on processor 2207. A process element 2283 contains the process state for the corresponding application 2280. A work descriptor (WD) 2284 contained in process element 2283 may be a single job requested by an application or may contain a pointer to a queue of jobs. In at least one embodiment, WD 2284 is a pointer to a job request queue in an application's address space 2282 .

Das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 und/oder die einzelnen Grafikverarbeitungs-Engines 2231-2232, N können von allen oder einer Teilmenge von Prozessen in einem System gemeinsam genutzt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Infrastruktur zum Einrichten des Prozesszustands und Senden eines WD 2284 an ein Grafikbeschleunigungsmodul 2246 zum Starten eines Jobs in einer virtualisierten Umgebung enthalten sein.Graphics accelerator module 2246 and/or individual graphics processing engines 2231-2232,N may be shared by all or a subset of processes in a system. In at least one embodiment, infrastructure for establishing process state and sending a WD 2284 to a graphics accelerator 2246 to start a job in a virtualized environment may be included.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist ein Programmierungsmodell für einen dedizierten Prozess implementierungsspezifisch. In diesem Modell besitzt ein einzelner Prozess das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 oder eine einzelne Grafikverarbeitungs-Engine 2231. Da sich das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 im Besitz eines einzelnen Prozesses befindet, initialisiert ein Hypervisor den Beschleuniger-Integrationsschaltkreis 2236 für eine besitzende Partition und ein Betriebssystem initialisiert den Beschleuniger-Integrationsschaltkreis 2236 für einen besitzenden Prozess, wenn das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 zugewiesen wird.In at least one embodiment, a dedicated process programming model is implementation specific. In this model, a single process owns the graphics accelerator module 2246 or a single graphics processing engine 2231. Because the graphics accelerator module 2246 is owned by a single process, a hypervisor initializes the accelerator IC 2236 for an owning partition and an operating system initializes the accelerator IC 2236 for an owning process when the graphics accelerator engine 2246 is allocated.

Im Betrieb holt eine WD-Hol-Einheit 2291 im Beschleuniger-Integrationsabschnitt 2290 den nächsten WD 2284, der einen Hinweis auf die von einer oder mehreren Grafikverarbeitungs-Engines des Grafikbeschleunigungsmoduls 2246 zu erledigende Arbeit umfasst. Daten von WD 2284 können in Registern 2245 gespeichert und von der MMU 2239, der Unterbrechungsverwaltungsschaltung 2247 und/oder der Kontextverwaltungsschaltung 2248 wie abgebildet verwendet werden. Beispielsweise enthält ein Ausführungsbeispiel von MMU 2239 eine Segment-/Seitenlaufschaltung für den Zugriff auf Segment-/Seitentabellen 2286 innerhalb des virtuellen Adressraums 2285 des Betriebssystems. Der Unterbrechungsverwaltungsschaltung 2247 kann Interrupt-Ereignisse 2292 verarbeiten, die vom Grafikbeschleunigungsmodul 2246 empfangen werden. Bei der Durchführung von Grafikoperationen wird eine effektive Adresse 2293, die von einer Grafikverarbeitungs-Engine 2231-2232, N generiert wird, von der MMU 2239 in eine reale Adresse übersetzt.In operation, a WD fetch unit 2291 in the accelerator integration section 2290 fetches the next WD 2284, which is an indication of the graphics processor's one or more graphics processing engines acceleration module 2246 work to be done. Data from WD 2284 may be stored in registers 2245 and used by MMU 2239, interrupt management circuitry 2247, and/or context management circuitry 2248 as shown. For example, one embodiment of MMU 2239 includes segment/page run circuitry for accessing segment/page tables 2286 within operating system virtual address space 2285 . The interrupt management circuit 2247 may process interrupt events 2292 received from the graphics accelerator module 2246 . When performing graphics operations, an effective address 2293 generated by a graphics processing engine 2231-2232,N is translated by the MMU 2239 to a real address.

In einem Ausführungsbeispiel wird derselbe Satz von Registern 2245 für jede Grafikverarbeitungs-Engine 2231-2232, N und/oder Grafikbeschleunigungsmodul 2246 dupliziert und kann von einem Hypervisor oder Betriebssystem initialisiert werden. Jedes dieser duplizierten Register kann in einem Beschleuniger-Integrationsabschnitt 2290 enthalten sein. Exemplarische Register, die von einem Hypervisor initialisiert werden können, sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 - Vom Hypervisor initialisierte Register 1 Register für die Steuerung von Abschnitten 2 Bereichszeiger (engl. area pointer) für mit realen Adressen (RA) geplante Prozesse 3 Register zur Überschreibung der Autoritätsmaske 4 Versatz eines Eintrags einer Interrupt-Vektortabelle 5 Begrenzung eines Eintrags einer Interrupt-Vektortabelle 6 Zustandsregister 7 ID einer logischen Partition 8 Zeiger auf eine Gebrauchsaufzeichnung eines Hypervisor-Beschleunigers mit realer Adresse (RA) 9 Register für Speicherbeschreibung In one embodiment, the same set of registers 2245 is duplicated for each graphics processing engine 2231-2232, N and/or graphics accelerator module 2246 and may be initialized by a hypervisor or operating system. Each of these duplicated registers may be included in an accelerator integration section 2290. Exemplary registers that can be initialized by a hypervisor are shown in Table 1. Table 1 - Registers initialized by the hypervisor 1 Tabs for controlling sections 2 Area pointer for processes scheduled with real addresses (RA). 3 Authority mask override register 4 Offset of an interrupt vector table entry 5 Delimitation of an interrupt vector table entry 6 state register 7 ID of a logical partition 8th Pointer to a real address (RA) hypervisor accelerator usage record 9 Register for memory description

Beispielhafte Register, die von einem Betriebssystem initialisiert werden können, sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2 - Vom Betriebssystem initialisierte Register 1 Prozess- und Thread-Identifikation 2 Zeiger für Sichern/Wiederherstellen eines Kontexts mit effektiver Adresse (EA) 3 Zeiger auf Gebrauchsaufzeichnung eines Beschleunigers für virtuelle Adressen (VA) 4 Zeiger für Speichersegment-Tabelle mit virtueller Adresse (VA) 5 Autoritätsmaske 6 Arbeits-Deskriptor Example registers that can be initialized by an operating system are shown in Table 2. Table 2 - Registers initialized by the operating system 1 Process and thread identification 2 Pointer for save/restore context with effective address (EA) 3 Pointer to usage record of a virtual address accelerator (VA) 4 Virtual address (VA) memory segment table pointer 5 mask of authority 6 work descriptor

In einem Ausführungsbeispiel ist jede WD 2284 spezifisch für ein bestimmtes Grafikbeschleunigungsmodul 2246 und/oder die Grafikverarbeitungs-Engines 2231-2232, N. Sie enthält alle Informationen, die eine Grafikverarbeitungs-Engine 2231-2232, N zur Ausführung ihrer Arbeit benötigt, oder sie kann ein Zeiger auf einen Speicherplatz sein, an dem eine Anwendung eine Befehlswarteschlange für die auszuführende Arbeit eingerichtet hat.In one embodiment, each WD 2284 is specific to a particular Graphics Accelerator Module 2246 and/or Graphics Processing Engines 2231-2232,N. It contains all of the information that a Graphics Processing Engine 2231-2232,N needs, or can, to perform its work be a pointer to a memory location where an application has established a command queue for work to be performed.

22E zeigt zusätzliche Details für ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines gemeinsamen Modells. Dieses Ausführungsbeispiel umfasst einen Adressraum realer Adressen 2298 eines Hypervisors, in dem eine Prozesselementliste 2299 gespeichert ist. Der reale Adressraum 2298 des Hypervisors ist über einen Hypervisor 2296 zugänglich, der die Engines der Grafikbeschleunigungsmodule für das Betriebssystem 2295 virtualisiert. 22E Figure 12 shows additional details for an example embodiment of a common model. This embodiment includes a hypervisor real address space 2298 in which a process item list 2299 is stored. The hypervisor's physical address space 2298 is accessible through a hypervisor 2296 that virtualizes the graphics accelerator engines for the operating system 2295 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ermöglichen gemeinsam genutzte Programmiermodelle allen oder einer Teilmenge von Prozessen aus allen oder einer Teilmenge von Partitionen in einem System die Verwendung eines Grafikbeschleunigungsmoduls 2246. Es gibt zwei Programmiermodelle, bei denen das Graphikbeschleunigungsmodul 2246 von mehreren Prozessen und Partitionen gemeinsam genutzt wird: zeitabschnittsweise gemeinsam genutzte und graphikgerichtete gemeinsam genutzte.In at least one embodiment, shared programming models enable all or a subset of processes from all or a subset of partitions in a system the use of a graphics accelerator module 2246. There are two programming models in which the graphics accelerator module 2246 is shared between multiple processes and partitions: time-shared and graphics-directed shared.

In diesem Modell enthält der Systemhypervisor 2296 das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 und stellt seine Funktionalität für alle Betriebssysteme 2295 zur Verfügung. Damit ein Grafikbeschleunigungsmodul 2246 die Virtualisierung durch den Systemhypervisor 2296 unterstützt, kann das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 die folgenden Bedingungen erfüllen: 1) Die Auftragsanforderung einer Anwendung muss autonom sein (d. h. der Zustand muss zwischen den Aufträgen nicht aufrechterhalten werden), oder das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 muss einen Mechanismus zum Sichern und Wiederherstellen des Kontexts bereitstellen. 2) Für eine Jobanforderung einer Anwendung garantiert das Grafikbeschleunigungsmodul 2246, dass sie in einer bestimmten Zeitspanne abgeschlossen wird, einschließlich eventueller Übersetzungsfehler, oder das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 bietet die Möglichkeit, die Verarbeitung eines Auftrags vorwegzunehmen. 3) Das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 muss die Ausgeglichenheit zwischen den Prozessen garantieren, wenn es in einem gerichteten gemeinsam genutzten Programmiermodell arbeitet.In this model, the system hypervisor 2296 contains the graphics accelerator module 2246 and makes its functionality available to all operating systems 2295 . For a graphics accelerator 2246 to support virtualization through the system hypervisor 2296, the graphics accelerator 2246 may meet the following conditions: 1) An application's job request must be autonomous (i.e. state need not be maintained between jobs), or the graphics accelerator 2246 must provide a mechanism provide for backing up and restoring the context. 2) For an application's job request, the Graphics Accelerator 2246 engine guarantees that it will be completed in a specified amount of time, including any translation errors, or the Graphics Accelerator 2246 engine provides the ability to anticipate the processing of a job. 3) The Graphics Accelerator Module 2246 must guarantee inter-process balance when operating in a directed shared programming model.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Anwendung 2280 erforderlich, um einen Systemaufruf des Betriebssystems 2295 mit einem Grafikbeschleunigungsmodul vom Typ 2246, einem Arbeitsdeskriptor (WD), einem AMR-Wert (AMR = Authority Mask Register) und einem CSRP-Wert (CSRP = Context Save/Restore Area Pointer) durchzuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel beschreibt der Typ des Grafikbeschleunigungsmoduls 2246 eine gezielte Beschleunigungsfunktion für einen Systemaufruf. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Typ des Grafikbeschleunigungsmoduls 2246 ein systemspezifischer Wert sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der WD speziell für das Graphikbeschleunigungsmodul 2246 formatiert und kann in Form eines Grafikbeschleunigungsmodul-2246-Befehls, eines effektiven Adresszeigers auf eine benutzerdefinierte Struktur, eines effektiven Adresszeigers auf eine Befehlswarteschlange oder einer beliebigen anderen Datenstruktur zur Beschreibung der von Grafikbeschleunigungsmodul 2246 auszuführenden Arbeiten vorliegen. In einem Ausführungsbeispiel ist ein AMR-Wert ein AMR-Zustand, der für einen aktuellen Prozess zu verwenden ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ähnelt ein an ein Betriebssystem übergebener Wert einem Einstellen eines AMR durch eine Anwendung. Wenn die Implementierungen des Beschleuniger-Integrationsschaltkreises 2236 und des Grafikbeschleunigungsmoduls 2246 ein User Authority Mask Override Register (UAMOR) nicht unterstützen, kann ein Betriebssystem einen aktuellen UAMOR-Wert auf einen AMR-Wert anwenden, bevor ein AMR in einem Hypervisor-Aufruf übergeben wird. Hypervisor 2296 kann optional einen aktuellen AMOR-Wert (AMOR = Authority Mask Override Register) anwenden, bevor ein AMR in Prozesselement 2283 übergeben wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist CSRP eines der Register 2245, das eine effektive Adresse eines Bereichs im Adressraum 2282 einer Anwendung für das Grafikbeschleunigungsmodul 2246 enthält, um den Kontextzustand zu speichern und wiederherzustellen. Dieser Zeiger ist optional, wenn kein Zustand zwischen Aufträgen gespeichert werden muss oder wenn ein Auftrag vorgezogen wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann es sich bei dem Kontextsicherungs-/Wiederherstellungsbereich um fest angebundenen Systemspeicher handeln.In at least one embodiment, the application 2280 is required to invoke an operating system 2295 system call with a 2246 graphics accelerator engine, a work descriptor (WD), an authority mask register (AMR) value, and a context save (CSRP) value /Restore Area Pointer). In at least one embodiment, the graphics accelerator module 2246 type describes a targeted acceleration function for a system call. In at least one embodiment, the type of graphics accelerator module 2246 may be a native value. In at least one embodiment, the WD is formatted specifically for the graphics accelerator module 2246 and may be in the form of a graphics accelerator module 2246 command, an effective address pointer to a user-defined structure, an effective address pointer to a command queue, or any other data structure describing the graphics accelerator module 2246 to be executed works are available. In one embodiment, an AMR value is an AMR state to use for a current process. In at least one embodiment, a value passed to an operating system is similar to an application setting an AMR. If the accelerator integration circuit 2236 and graphics accelerator module 2246 implementations do not support a User Authority Mask Override Register (UAMOR), an operating system can apply a current UAMOR value to an AMR value before passing an AMR in a hypervisor call. Hypervisor 2296 may optionally apply a current AMOR (Authority Mask Override Register) value before an AMR is passed in process element 2283 . In at least one embodiment, CSRP is one of the registers 2245 that contains an effective address of a region in an application's address space 2282 for the graphics accelerator module 2246 to save and restore context state. This pointer is optional if no state needs to be saved between jobs or if a job is to be brought forward. In at least one embodiment, the context save/restore area may be fixed system memory.

Bei Erhalt eines Systemaufrufs kann das Betriebssystem 2295 überprüfen, ob die Anwendung 2280 registriert und zur Verwendung des Grafikbeschleunigungsmoduls 2246 autorisiert wurde. Betriebssystem 2295 ruft dann den Hypervisor 2296 mit den in Tabelle 3 aufgeführten Informationen auf. Tabelle 3 - Aufrufparameter von OS zu Hypervisor 1 Arbeitsdeskriptor (WD) 2 Autoritätsmasken-Registerwert (AMR) (potenziell maskiert) 3 Bereichszeiger für Kontext-Sichern/Wiederherstellen mit effektiver Adresse (EA) (engl. Context Save/Restore Area Pointer, CSRP) 4 Prozess-ID (PID) und optionale Thread-ID (TID) 5 Zeiger für Gebrauchsaufzeichnung des Beschleunigers mit virtueller Adresse (VA) (engl. accelerator utilization record pointer, AURP) 6 Zeiger für Speichersegment-Tabelle (engl. stored segment table pointer, SSTP) mit virtueller Adresse 7 Service-Nummer für logische Unterbrechung (engl. logical interrupt service number, LISN) Upon receiving a system call, the operating system 2295 can verify that the application 2280 has been registered and authorized to use the graphics accelerator module 2246 . Operating system 2295 then calls hypervisor 2296 with the information listed in Table 3. Table 3 - Invocation Parameters from OS to Hypervisor 1 Work Descriptor (WD) 2 Authority Mask Register Value (AMR) (potentially masked) 3 Context Save/Restore Area Pointer (CSRP) for context save/restore with effective address (EA) 4 Process ID (PID) and optional Thread ID (TID) 5 Accelerator utilization record pointer (AURP) with virtual address (VA) 6 Stored segment table pointer (SSTP) pointer with virtual address 7 Logical interrupt service number (LISN)

Nach Erhalt eines Hypervisor-Aufrufs überprüft der Hypervisor 2296, ob das Betriebssystem 2295 registriert ist und die Berechtigung zur Verwendung des Grafikbeschleunigungsmoduls 2246 erhalten hat. Hypervisor 2296 fügt dann Prozesselement 2283 in eine Prozesselement-Verknüpfungsliste für einen entsprechenden Typ des Grafikbeschleunigungsmoduls 2246 ein. Ein Prozesselement kann die in Tabelle 4 aufgeführten Informationen umfassen. Tabelle 4 - Informationen zu Prozesselementen 1 Arbeitsdeskriptor (WD) 2 Autoritätsmasken-Registerwert (AMR) (potenziell maskiert) 3 Bereichszeiger für Kontext-Sichern/Wiederherstellen mit effektiver Adresse (EA) (engl. Context Save/Restore Area Pointer, CSRP) 4 Prozess-ID (PID) und optionale Thread-ID (TID) 5 Zeiger für Gebrauchsaufzeichnung des Beschleunigers mit virtueller Adresse (VA) (engl. accelerator utilization record pointer, AURP) 6 Zeiger für Speichersegment-Tabelle (engl. stored segment table pointer, SSTP) mit virtueller Adresse 7 Service-Nummer für logische Unterbrechung (engl. logical interrupt service number, LISN) 8 Interrupt-Vektortabelle, abgeleitet von Hypervisor-Aufrufparametern 9 Wert eines Zustandsregisters (SR) 10 ID einer logischen Partition (LPID) 11 Zeiger für Gebrauchsaufzeichnung eines Hypervisor-Beschleunigers mit realer Adresse (RA) 12 Speicher-Deskriptor-Register (SDR) Upon receiving a hypervisor call, the hypervisor 2296 verifies that the operating system 2295 is registered and has been granted permission to use the graphics accelerator module 2246 . Hypervisor 2296 then inserts process item 2283 into a process item linked list for a corresponding graphics accelerator engine 2246 type. A process item may include the information listed in Table 4. Table 4 - Process Item Information 1 Work Descriptor (WD) 2 Authority Mask Register Value (AMR) (potentially masked) 3 Context Save/Restore Area Pointer (CSRP) for context save/restore with effective address (EA) 4 Process ID (PID) and optional Thread ID (TID) 5 Accelerator utilization record pointer (AURP) with virtual address (VA) 6 Stored segment table pointer (SSTP) pointer with virtual address 7 Logical interrupt service number (LISN) 8th Interrupt vector table derived from hypervisor invocation parameters 9 Value of a status register (SR) 10 Logical Partition ID (LPID) 11 Real address (RA) hypervisor accelerator usage record pointer 12 Storage Descriptor Register (SDR)

In mindestens einem Ausführungsbeispiel initialisiert der Hypervisor eine Vielzahl von Registern 2290 von Beschleuniger-Integrationsabschnitten 2290 bis 2245.In at least one embodiment, the hypervisor initializes a plurality of registers 2290 of accelerator integration sections 2290-2245.

Wie in 22F gezeigt, wird in mindestens einem Ausführungsbeispiel ein einheitlicher Speicher verwendet, der über einen gemeinsamen virtuellen Speicheradressraum adressierbar ist, der für den Zugriff auf physische Prozessorspeicher 2201-2202 und GPU-Speicher 2220-2223 verwendet wird. In dieser Implementierung verwenden die auf den GPUs 2210-2213 ausgeführten Operationen einen gemeinsamen virtuellen/effektiven Speicheradressraum, um auf die Prozessorspeicher 2201-2202 zuzugreifen und umgekehrt, wodurch die Programmierbarkeit vereinfacht wird. In einem Ausführungsbeispiel wird ein erster Teil eines virtuellen/effektiven Adressraums dem Prozessorspeicher 2201, ein zweiter Teil dem zweiten Prozessorspeicher 2202, ein dritter Teil dem GPU-Speicher 2220 usw. zugewiesen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird dadurch ein gesamter virtueller/effektiver Speicherraum (manchmal als effektiver Adressraum bezeichnet) auf jeden der Prozessorspeicher 2201-2202 und GPU-Speicher 2220-2223 verteilt, wodurch jeder Prozessor oder GPU auf jeden physischen Speicher mit einer diesem Speicher zugeordneten virtuellen Adresse zugreifen kann.As in 22F As shown, in at least one embodiment, a unified memory is used that is addressable via a shared virtual memory address space used to access physical processor memory 2201-2202 and GPU memory 2220-2223. In this implementation, operations performed on GPUs 2210-2213 use a shared virtual/effective memory address space to access processor memories 2201-2202 and vice versa, simplifying programmability. In one embodiment, a first portion of a virtual/effective address space is allocated to processor memory 2201, a second portion to second processor memory 2202, a third portion to GPU memory 2220, and so on. In at least one embodiment, this distributes an entire virtual/effective memory space (sometimes referred to as effective address space) across each of processor memory 2201-2202 and GPU memory 2220-2223, giving each processor or GPU access to each physical memory with a virtual memory associated with that memory address can access.

In einem Ausführungsbeispiel stellt die Schaltungsanordnung 2294A-2294E für die Verwaltung von Vorgaben/Kohärenz innerhalb einer oder mehrerer der MMUs 2239A-2239E die Cache-Kohärenz zwischen den Caches eines oder mehrerer Host-Prozessoren (z. B. 2205) und der GPUs 2210-2213 sicher und implementiert Vorgabe-Techniken, die physikalische Speicher angeben, in denen bestimmte Datentypen gespeichert werden sollen. Während mehrere Vorgaben der Schaltungsanordnung 2294A-2294E zur Verwaltung der Vorgabe/Kohärenz in 22F gezeigt werden, kann die Schaltungsanordnung zur Verwaltung der Vorgabe/Kohärenz innerhalb einer MMU von einem oder mehreren Host-Prozessoren 2205 und/oder innerhalb des Beschleuniger-Integrationsschaltkreises 2236 implementiert werden.In one embodiment, policy/coherency management circuitry 2294A-2294E within one or more MMUs 2239A-2239E provides cache coherency between the caches of one or more host processors (e.g., 2205) and GPUs 2210- 2213 secure and implements default techniques specifying physical memory in which to store certain types of data. While multiple constraints of constraint/coherency management circuitry 2294A-2294E in 22F 1, the circuitry for constraint/coherency management may be implemented within an MMU by one or more host processors 2205 and/or within the accelerator integrated circuit 2236.

In einem Ausführungsbeispiel kann der GPU-gebundene Speicher 2220-2223 als Teil des Systemspeichers zugeordnet und mit der SVM-Technologie (Shared Virtual Memory) zugegriffen werden, ohne jedoch Leistungseinbußen zu erleiden, die mit der vollen System-Cache-Kohärenz assoziiert sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Möglichkeit, auf GPU-gebundenen Speicher 2220-2223 als Teil des Systemspeichers ohne lästigen Cache-Kohärenz-Overhead zuzugreifen, eine vorteilhafte Betriebsumgebung für die Auslagerung auf GPUs. Diese Anordnung ermöglicht es der Software des Host-Prozessors 2205, Operanden aufzubauen und auf Berechnungsergebnisse zuzugreifen, ohne den Overhead herkömmlicher E/A-DMA-Datenkopien. Solche traditionellen Kopien umfassen Treiberaufrufe, Interrupts und Memory Mapped E/A (MMIO)-Zugriffe, die alle im Vergleich zu einfachen Speicherzugriffen ineffizient sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Fähigkeit, ohne Cache-Kohärenz-Overhead auf GPU-gebundenen Speicher 2220-2223 zuzugreifen, entscheidend für die Ausführungszeit einer ausgelagerten Berechnung sein. In Fällen mit erheblichem Streaming-Schreibspeicherverkehr kann beispielsweise der Cache-Kohärenz-Overhead eine effektive Schreibbandbreite, die von einem GPU 2210-2213 gesehen wird, erheblich reduzieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Effizienz des Operandenaufbaus, die Effizienz des Ergebniszugriffs und die Effizienz der GPU-Berechnung bei der Bestimmung der Wirksamkeit einer Auslagerung auf GPUseine Rolle spielen.In one embodiment, the GPU-bound memory 2220-2223 may be allocated as part of the system memory and accessed using shared virtual memory (SVM) technology, but without incurring the performance penalties associated with full system cache coherency. In at least one embodiment, the ability to access GPU-bound memory 2220-2223 as part of system memory without the inconvenient cache coherency overhead is a beneficial operating environment for offloading to GPUs. This arrangement allows host processor 2205 software to construct operands and access calculation results without the overhead of conventional I/O DMA data copies. Such traditional copies include driver calls, interrupts, and memory mapped I/O (MMIO) accesses, all of which are inefficient compared to simple memory accesses. In at least one embodiment, the ability to access GPU-bound memory 2220-2223 without cache coherency overhead may be critical to offloaded computation execution time. For example, in cases with significant streaming write memory traffic, the cache coherence overhead can significantly reduce an effective write bandwidth seen by a GPU 2210-2213. In at least one embodiment, operand construction efficiency, result access efficiency, and GPU computation efficiency may play a role in determining the effectiveness of GPU offloading.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die Auswahl der GPU-Vorgabe und der Host-Prozessor-Vorgabe durch eine Vorgabe-Verfolger-Datenstruktur gesteuert. Eine Bias-Tabelle kann z.B. eine seitengranulare Struktur sein (d.h. mit der Granularität einer Speicherseite gesteuert), die 1 oder 2 Bits pro GPU-angeschlossener Speicherseite enthält. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Vorgabentabelle in einem gestohlenen Speicherbereich von einem oder mehreren GPU-gebundenen Speichern 2220-2223 mit oder ohne Vorgabe-Cache in GPU 2210-2213 implementiert werden (z.B. um häufig/kürzlich verwendete Einträge einer Vorgabetabelle zu cachen). Alternativ kann eine gesamte Vorgabetabelle innerhalb eines Grafikprozessors verwaltet werden.In at least one embodiment, the selection of the GPU policy and the host processor policy is controlled by a policy tracker data structure. For example, a bias table can be a page-granular structure (i.e., controlled with the granularity of a memory page) containing 1 or 2 bits per GPU-attached memory page. In at least one embodiment, a default table may be implemented in a stolen memory area of one or more GPU-bound memories 2220-2223 with or without a default cache in GPU 2210-2213 (e.g., to cache frequently/recently used entries of a default table). Alternatively, an entire default table can be maintained within a graphics processor.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird auf einen Vorgabetabelleneintrag, der mit jedem Zugriff auf GPU-gebundenen Speicher 2220-2223 assoziiert ist, vor dem tatsächlichen Zugriff auf einen GPU-Speicher zugegriffen, was die folgenden Operationen veranlasst. Zunächst werden lokale Anfragen vom GPU 2210-2213, die ihre Seite in der GPU-Vorgabe finden, direkt an einen entsprechenden GPU-Speicher 2220-2223 weitergeleitet. Lokale Anfragen von einem Grafikprozessor, die ihre Seite in der Vorgabe des Host-Speichers finden, werden an den Prozessor 2205 weitergeleitet (z.B. über eine Hochgeschwindigkeitsverbindung, wie oben beschrieben). In einem Ausführungsbeispiel schließen Anforderungen vom Prozessor 2205, die eine angeforderte Seite im Host-Prozessor-Bias finden, eine Anforderung wie ein normales Speicherlesen ab. Alternativ können Anfragen, die an eine GPU-vorgegebene Seite gerichtet sind, an GPU 2210-2213 weitergeleitet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine GPU dann eine Seite in eine Host-Prozessor-Vorgabe überführen, wenn sie gerade keine Seite verwendet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Vorgabezustand einer Seite entweder durch einen softwarebasierten Mechanismus, einen hardwareunterstützten softwarebasierten Mechanismus oder, für einen begrenzten Satz von Fällen, einen rein hardwarebasierten Mechanismus geändert werden.In at least one embodiment, a default table entry associated with each access to GPU-bound memory 2220-2223 is accessed prior to the actual access to GPU memory, causing the following operations. First, local requests from the GPU 2210-2213 that find their page in the GPU policy are routed directly to a corresponding GPU memory 2220-2223. Local requests from a graphics processor that find their page in the host memory default are forwarded to processor 2205 (e.g., over a high-speed link, as described above). In one embodiment, requests from processor 2205 that find a requested page in the host processor bias complete a request like a normal memory read. Alternatively, requests directed to a GPU designated page may be forwarded to GPU 2210-2213. In at least one embodiment, a GPU may then commit a page to host processor default when it is not using a page. In at least one embodiment, a page's default state may be changed by either a software-based mechanism, a hardware-assisted software-based mechanism, or, for a limited set of cases, a purely hardware-based mechanism.

Ein Mechanismus zur Änderung des Vorgabe-Zustands verwendet einen API-Aufruf (z. B. OpenCL), der wiederum den Gerätetreiber eines GPUs aufruft, der wiederum eine Nachricht (oder eine Befehlsbeschreibung in eine Warteschlange stellt) an einen GPU sendet, um ihn anzuweisen, einen Vorgabe-Zustand zu ändern und für einige Übergänge eine Cache-Löschoperation in einem Host durchzuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die Cache-Löschoperation für einen Übergang von der Vorgabe des Host-Prozessors 2205 zur GPU-Vorgabe verwendet, nicht jedoch für einen entgegengesetzten Übergang.One mechanism for changing the default state uses an API call (e.g. OpenCL), which in turn calls a GPU's device driver, which in turn sends a message (or queues a command description) to a GPU to instruct it to change a default state and to perform a cache flush operation in a host for some transitions. In at least one embodiment, the cache flush operation is used for a transition from host processor 2205 default to GPU default, but not for a reverse transition.

In einem Ausführungsbeispiel wird die Cache-Kohärenz aufrechterhalten, indem GPU-vorgegebene Seiten vom Host-Prozessor 2205 vorübergehend nicht gecached werden. Um auf diese Seiten zuzugreifen, kann Prozessor 2205 den Zugriff von GPU 2210 anfordern, der den Zugriff möglicherweise nicht sofort gewährt. Um die Kommunikation zwischen Prozessor 2205 und GPU 2210 zu reduzieren, ist es daher von Vorteil, sicherzustellen, dass GPU-vorgegebene Seiten diejenigen sind, die von einem GPU, aber nicht vom Host-Prozessor 2205 benötigt werden und umgekehrt.In one embodiment, cache coherency is maintained by temporarily not caching GPU-given pages from host processor 2205 . To access these pages, processor 2205 may request access from GPU 2210, which may not grant access immediately. Therefore, in order to reduce communication between processor 2205 and GPU 2210, it is beneficial to ensure that GPU-given pages are those required by a GPU but not required by the host processor 2205, and vice versa.

Die Hardware-Struktur(en) 1415 wird/werden verwendet, um eine oder mehrere Ausführungsbeispiele auszuführen. Details bezüglich der Hardwarestruktur(en) 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt.The hardware structure(s) 1415 is/are used to implement one or more embodiments. Details regarding the hardware structure(s) 1415 are in connection with herein 14A and or 14B provided.

23 zeigt exemplarisch integrierte Schaltungen und assoziierte Grafikprozessoren, die unter Verwendung eines oder mehrerer IP-Kerne hergestellt werden können, gemäß verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen. Zusätzlich zu dem, was hier gezeigt wird, können weitere Logik und Schaltungen in mindestens einem Ausführungsbeispiel enthalten sein, einschließlich zusätzlicher Grafikprozessoren/Kerne, peripherer Schnittstellen-Steuerungen oder Allzweckprozessorkerne. 23 FIG. 1 shows exemplary integrated circuits and associated graphics processors that may be fabricated using one or more IP cores, according to various embodiments described herein. In addition to what is shown herein, other logic and circuitry may be included in at least one embodiment, including additional graphics processors/cores, peripheral interface controllers, or general purpose processor cores.

23 ist ein Blockdiagramm, das ein exemplarisches System auf einem integrierten Schaltkreis 2300 auf einem Chip zeigt, das mit einem oder mehreren IP-Kernen hergestellt werden kann, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die integrierte Schaltung 2300 einen oder mehrere Anwendungsprozessor(en) 2305 (z.B. CPUs), mindestens einen Grafikprozessor 2310 und kann zusätzlich einen Bildprozessor 2315 und/oder einen Videoprozessor 2320 umfassen, wobei jeder dieser Prozessoren ein modularer IP-Kern sein kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die integrierte Schaltung 2300 Peripherie- oder Buslogik einschließlich einer USB-Steuerung 2325, UART-Steuerung 2330, einer SPI/SDIO-Steuerung 2335 und einer I.sup.2S/I.sup.2C-Steuerung 2340. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die integrierte Schaltung 2300 ein Anzeigegerät 2345 umfassen, das mit einer oder mehreren der folgenden Steuerungen gekoppelt ist: einer High-Definition Multimedia Interface (HDMI)-Steuerung 2350 und einer Mobile Industry Processor Interface (MIPI)-Anzeige-Schnittstelle 2355. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Speicher durch ein Flash-Speichersubsystem 2360 bereitgestellt werden, das einen Flash-Speicher und eine Flash-Speichersteuerung umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Speicherschnittstelle über eine Steuerung 2365 für den Zugriff auf SDRAM- oder SRAM-Speichergeräte bereitgestellt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen einige integrierte Schaltungen zusätzlich eine eingebettete Sicherheitsengine 2370. 23 13 is a block diagram depicting an exemplary system on an on-chip integrated circuit 2300 that may be fabricated with one or more IP cores, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, the integrated circuit 2300 includes one or more application processor(s) 2305 (e.g., CPUs), at least one graphics processor 2310, and may additionally include an image processor 2315 and/or a video processor 2320, each of these processors being a modular IP core can. In at least one embodiment, integrated circuit 2300 includes peripheral or bus logic including USB controller 2325, UART controller 2330, SPI/SDIO controller 2335, and I.sup.2S/I.sup.2C controller 2340. In In at least one embodiment, the integrated circuit 2300 may include a display device 2345 coupled to one or more of the following controllers: a High-Definition Multimedia Interface (HDMI) controller 2350 and a Mobile Industry Processor Interface (MIPI) display interface 2355 In at least one embodiment, the memory may be provided by a flash memory subsystem 2360, which includes flash memory and a flash memory controller. In at least one embodiment, the memory interface may be provided via a controller 2365 to access SDRAM or SRAM memory devices. In at least one embodiment, some integrated circuits additionally include an embedded security engine 2370.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einer oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in dem integrierten Schaltkreis 2300 zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern verwendet werden, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in the integrated circuit 2300 may be used to infer or predict operations based, at least in part, on weight parameters obtained using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures or use cases of neural networks described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuersystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robotic control system may be implemented using a processor as described above.

24A-24B zeigen exemplarische integrierte Schaltungen und assoziierte Grafikprozessoren, die mit einem oder mehreren IP-Kernen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen hergestellt werden können. Zusätzlich zu dem, was hier gezeigt wird, können andere Logik und Schaltungen in mindestens einem Ausführungsbeispiel enthalten sein, einschließlich zusätzlicher Grafikprozessoren/Kerne, peripherer Schnittstellen-Steuerungen oder Allzweckprozessorkerne. 24A-24B 12 show exemplary integrated circuits and associated graphics processors that may be fabricated with one or more IP cores according to various embodiments. In addition to what is shown herein, other logic and circuitry may be included in at least one embodiment, including additional graphics processors/cores, peripheral interface controllers, or general purpose processor cores.

24A-24B zeigen als Blockdiagramme beispielhafte Grafikprozessoren für den Einsatz in einem SoC gemäß den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen. 24A zeigt einen exemplarischen Grafikprozessor 2410 eines integrierten Schaltkreises auf einem System-ona-Chip, der mit einem oder mehreren IP-Kernen hergestellt werden kann, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. 24B zeigt einen zusätzlichen exemplarischen Grafikprozessor 2440 eines integrierten Schaltkreises auf einem System-on-a-Chip, der unter Verwendung eines oder mehrerer IP-Kerne hergestellt werden kann, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Grafikprozessor 2410 von 24A ein Grafikprozessorkern mit niedrigem Stromverbrauch. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Grafikprozessor 2440 von 24B ein Grafikprozessorkern mit höherer Leistung. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder der Grafikprozessoren 2410, 2440 eine Variante des Grafikprozessors 2310 aus 23 sein. 24A-24B 12 show, as block diagrams, exemplary graphics processors for use in a SoC in accordance with the exemplary embodiments described here. 24A FIG. 24 shows an example integrated circuit graphics processor 2410 on a system-on-chip that may be fabricated with one or more IP cores, according to at least one embodiment. 24B 14 shows an additional example integrated circuit graphics processor 2440 on a system-on-a-chip that may be fabricated using one or more IP cores, in accordance with at least one embodiment. In at least one embodiment, the graphics processor 2410 is from 24A a graphics processor core with low power consumption. In at least one embodiment, the graphics processor 2440 is from 24B a GPU core with higher performance. In at least one embodiment, each of the graphics processors 2410, 2440 may be a variant of the graphics processor 2310 23 be.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikprozessor 2410 einen Vertex-Prozessor 2405 und einen oder mehrere Fragmentprozessor(en) 2415A-2415N (z. B. 2415A, 2415B, 2415C, 2415D, bis 2415N-1 und 2415N). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Grafikprozessor 2410 verschiedene Schattierungsprogramme über separate Logik ausführen, so dass der Vertex-Prozessor 2405 für die Ausführung von Operationen für Vertex-Schattierungsprogramme optimiert ist, während ein oder mehrere Fragmentprozessor(en) 2415A-2415N Fragment-Schattierungsoperationen (z.B. Pixel) für Fragment- oder Pixel-Schattierungsprogramme ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel führt der Vertex-Prozessor 2405 eine Vertex-Verarbeitungsstufe einer 3D-Grafik-Pipeline aus und erzeugt Primitive und Vertex-Daten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet/verwenden der/die Fragmentprozessor(en) 2415A-2415N die vom Vertex-Prozessor 2405 erzeugten Primitiv- und Vertexdaten, um einen Einzelbildpuffer zu erzeugen, der auf einem Anzeigegerät angezeigt wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist/sind der/die Fragmentprozessor(en) 2415A-2415N für die Ausführung von Fragment-Shader-Programmen optimiert, wie sie in einer OpenGL-API vorgesehen sind, die verwendet werden kann/können, um ähnliche Operationen wie ein Pixel-Shader-Programm auszuführen, wie sie in einer direkten 3D-API vorgesehen sind.In at least one embodiment, graphics processor 2410 includes a vertex processor 2405 and one or more fragment processors 2415A-2415N (e.g., 2415A, 2415B, 2415C, 2415D, through 2415N-1 and 2415N). In at least one embodiment, graphics processor 2410 may execute different shader programs via separate logic such that vertex processor 2405 is optimized for executing vertex shader operations, while one or more fragment processor(s) 2415A-2415N execute fragment shader operations (eg Pixel) for fragment or pixel shader programs. In at least one embodiment, vertex processor 2405 performs a vertex processing stage of a 3D graphics pipeline and generates primitives and vertex data. In at least one embodiment, fragment processor(s) 2415A-2415N uses the primitive and vertex data generated by vertex processor 2405 to generate a frame buffer that is displayed on a display device. In at least one embodiment, is/are the fragment processor(s) 2415A-2415N optimized to run fragment shader programs as provided in an OpenGL API that can be used to perform similar operations as a pixel shader program, as provided in a direct 3D API.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikprozessor 2410 zusätzlich eine oder mehrere Speicherverwaltungseinheiten (MMUs) 2420A-2420B, Cache(s) 2425A-2425B und Schaltkreisverbindung(en) 2430A-2430B. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist (sind) eine oder mehrere MMU(s) 2420A-2420B für die Zuordnung von virtuellen zu physikalischen Adressen für den Grafikprozessor 2410 vorgesehen, einschließlich für den Vertex-Prozessor 2405 und/oder den/die Fragment-Prozessor(en) 2415A-2415N, die zusätzlich zu den in einem oder mehreren Cache(s) 2425A-2425B gespeicherten Vertex- oder Bild-/Texturdaten auf im Speicher gespeicherte Vertex- oder Bild-/Texturdaten verweisen können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können eine oder mehrere MMU(s) 2420A-2420B mit anderen MMUs innerhalb des Systems synchronisiert werden, einschließlich einer oder mehrerer MMUs, die mit einem oder mehreren Anwendungsprozessor(en) 2305, Bildprozessor(en) 2315 und/oder Videoprozessor(en) 2320 aus 23 assoziiert sind, so dass jeder Prozessor 2305-2420 an einem gemeinsam genutzten oder vereinheitlichten virtuellen Speichersystem teilnehmen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ermöglichen eine oder mehrere Schaltkreisverbindung(en) 2430A-2430B dem Grafikprozessor 2410 die Verbindung mit anderen IP-Kernen innerhalb des SoC, entweder über einen internen Bus des SoC oder über eine direkte Verbindung.In at least one embodiment, graphics processor 2410 additionally includes one or more memory management units (MMUs) 2420A-2420B, cache(s) 2425A-2425B, and circuit interconnect(s) 2430A-2430B. In at least one embodiment, one or more MMU(s) 2420A-2420B are provided for mapping virtual to physical addresses for graphics processor 2410, including for vertex processor 2405 and/or fragment processor(s). ) 2415A-2415N, which may refer to vertex or image/texture data stored in memory in addition to vertex or image/texture data stored in one or more cache(s) 2425A-2425B. In at least one embodiment, one or more MMU(s) 2420A-2420B can be synchronized with other MMUs within the system, including one or more MMUs that interface with one or more application processor(s) 2305, image processor(s) 2315, and/or video processor (en) 2320 out 23 are associated so that each processor 2305-2420 can participate in a shared or unified virtual memory system. In at least one embodiment, circuit interconnect(s) 2430A-2430B enable graphics processor 2410 to connect to other IP cores within the SoC, either through an internal bus of the SoC or through a direct connection.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikprozessor 2440 eine oder mehrere MMU(s) 2420A-2420B, Caches 2425A-2425B, und die Schaltungsverbindungen 2430A-2430B des Grafikprozessors 2410 aus 24A. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikprozessor 2440 einen oder mehrere Schattierungskern(e) 2455A-2455N (z.B. 2455A, 2455B, 2455C, 2455D, 2455E, 2455F bis 2455N-1 und 2455N), die eine vereinheitlichte Schattierungskernarchitektur bereitstellen, in der ein einzelner Kern oder Typ oder Kern alle Arten von programmierbarem Schattierungscode ausführen kann, einschließlich Schattierungsprogrammcode zur Implementierung von Vertex-Schattierungen, Fragment-Schattierungen und/oder Berechnungsschattierungen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Anzahl von Schattierungskernen variieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel enthält der Grafikprozessor 2440 einen Zwischenkern-Aufgabenverwalter (engl. Inter-Core-Task-Manager) 2445, der als Thread-Verteiler arbeitet, um Ausführungsthreads an einen oder mehrere Schattierungskerne 2455A-2455N zu verteilen, und eine Kachelungseinheit 2458 zur Beschleunigung von Kachelungsoperationen für das kachelbasierte Rendern, in der Renderingoperationen für eine Szene im Bildraum unterteilt sind, um beispielsweise die lokale räumliche Kohärenz innerhalb einer Szene auszunutzen oder die Verwendung interner Caches zu optimieren.In at least one embodiment, graphics processor 2440 includes one or more MMU(s) 2420A-2420B, caches 2425A-2425B, and graphics processor 2410 circuit interconnects 2430A-2430B 24A . In at least one embodiment, graphics processor 2440 includes one or more shading core(s) 2455A-2455N (e.g., 2455A, 2455B, 2455C, 2455D, 2455E, 2455F through 2455N-1, and 2455N) that provide a unified shading core architecture in which a single core or type or core can execute all kinds of programmable shading code, including shading program code to implement vertex shading, fragment shading, and/or computational shading. In at least one embodiment, a number of shading kernels may vary. In at least one embodiment, the graphics processor 2440 includes an inter-core task manager 2445 that operates as a thread dispatcher to dispatch threads of execution to one or more shading cores 2455A-2455N, and a tiling unit 2458 for Accelerate tiling operations for tile-based rendering, in which rendering operations for a scene are partitioned in image space, for example to exploit local spatial coherence within a scene or to optimize the use of internal caches.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einer oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in dem integrierten Schaltkreis 24A und/oder 24B zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen verwendet werden, die zumindest teilweise auf Gewichtsparametern basieren, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, inference and/or training logic 1415 in integrated circuit 24A and/or 24B may be used to infer or predict operations based at least in part on weight parameters obtained using training operations with neural networks, functions, and/or or neural network architectures or neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuersystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robotic control system may be implemented using a processor as described above.

25A-25B zeigen weitere exemplarische Grafikprozessorlogik gemäß den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen. 25A zeigt einen Grafikkern 2500, der in mindestens einem Ausführungsbeispiel den Grafikprozessor 2310 von 23 umfassen kann und in mindestens einem Ausführungsbeispiel einen vereinheitlichten Schattierungskern 2455A-2455N wie in 24B darstellen kann. 25B zeigt eine hochparallele allgemeine Grafikverarbeitungseinheit 2530, die für den Einsatz auf einem Multi-Chip-Modul geeignet ist, in mindestens einem Ausführungsbeispiel. 25A-25B 12 show further example graphics processor logic consistent with the embodiments described herein. 25A FIG. 1 shows a graphics core 2500, which in at least one embodiment may include the graphics processor 2310 of FIG 23 may comprise and in at least one embodiment a unified shading kernel 2455A-2455N as in 24B can represent. 25B Figure 2530 shows a highly parallel general purpose graphics processing unit 2530, suitable for deployment on a multi-chip module, in at least one embodiment.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikkern 2500 einen gemeinsam genutzten Befehlscache 2502, eine Textureinheit 2518 und einen Cache/gemeinsamen Speicher 2520, die den Ausführungsressourcen im Grafikkern 2500 gemeinsam zugeordnet sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Grafikkern 2500 mehrere Abschnitte 2501A-2501N oder Partitionen für jeden Kern umfassen, und ein Grafikprozessor kann mehrere Instanzen des Grafikkerns 2500 umfassen. Die Abschnitte 2501A-2501N können Unterstützungslogik einschließlich eines lokalen Befehlscaches 2504A-2504N, eines Thread-Planers 2506A-2506N, eines Thread-Verteilers 2508A-2508N und eines Satzes von Registern 2510A-2510N umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Abschnitte 2501A-2501N einen Satz von zusätzlichen Funktionseinheiten (AFUs 2512A-2512N), Gleitkommaeinheiten (FPU 2514A-2514N), ganzzahlige arithmetisch-logische Einheiten (ALUs 2516-2516N), Adressberechnungseinheiten (ACU 2513A-2513N), Doppelpräzisions-Gleitkommaeinheiten (DPFPU 2515A-2515N) und Matrixverarbeitungseinheiten (MPU 2517A-2517N) umfassen.In at least one embodiment, the graphics core 2500 includes a shared instruction cache 2502, a texture unit 2518, and a cache/shared memory 2520 that are shared among the execution resources in the graphics core 2500. In at least one embodiment For example, graphics core 2500 may include multiple sections 2501A-2501N or partitions for each core, and a graphics processor may include multiple instances of graphics core 2500. Sections 2501A-2501N may include support logic including a local instruction cache 2504A-2504N, a thread scheduler 2506A-2506N, a thread dispatcher 2508A-2508N, and a set of registers 2510A-2510N. In at least one embodiment, sections 2501A-2501N may include a set of additional functional units (AFUs 2512A-2512N), floating point units (FPU 2514A-2514N), integer arithmetic logic units (ALUs 2516-2516N), address calculation units (ACU 2513A-2513N), double precision floating point units (DPFPU 2515A-2515N) and matrix processing units (MPU 2517A-2517N).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die FPUs 2514A-2514N Gleitkomma-Operationen mit einfacher Genauigkeit (32 Bit) und halber Genauigkeit (16 Bit) ausführen, während die DPFPUs 2515A-2515N Gleitkomma-Operationen mit doppelter Genauigkeit (64 Bit) ausführen können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die ALUs 2516A-2516N ganzzahlige Operationen mit variabler Präzision mit 8-Bit-, 16-Bit- und 32-Bit-Genauigkeit ausführen und können für Operationen mit gemischter Präzision konfiguriert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die MPUs 2517A-2517N auch für Matrixoperationen mit gemischter Präzision konfiguriert werden, einschließlich Gleitkomma- und 8-Bit-Ganzzahl-Operationen mit halber Präzision. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die MPUs 2517-2517N eine Vielzahl von Matrix-Operationen ausführen, um Anwendungs-Frameworks für maschinelles Lernen zu beschleunigen, einschließlich der Unterstützung für beschleunigte allgemeine Matrix-zu-Matrix-Multiplikation (engl. accelerated general matrix to matrix multiplication, GEMM). In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die AFUs 2512A-2512N zusätzliche logische Operationen ausführen, die nicht durch Gleitkomma- oder ganzzahlige Einheiten unterstützt werden, einschließlich trigonometrischer Operationen (z.B. Sinus, Cosinus usw.).In at least one embodiment, FPUs 2514A-2514N can perform single-precision (32-bit) and half-precision (16-bit) floating-point operations, while DPFPUs 2515A-2515N can perform double-precision (64-bit) floating-point operations. In at least one embodiment, ALUs 2516A-2516N can perform variable-precision integer operations with 8-bit, 16-bit, and 32-bit precision and can be configured for mixed-precision operations. In at least one embodiment, MPUs 2517A-2517N may also be configured for mixed-precision matrix operations, including half-precision floating-point and 8-bit integer operations. In at least one embodiment, MPUs 2517-2517N may perform a variety of matrix operations to accelerate machine learning application frameworks, including support for accelerated general matrix to matrix multiplication , GEMM). In at least one embodiment, AFUs 2512A-2512N can perform additional logical operations not supported by floating point or integer units, including trigonometric operations (e.g., sine, cosine, etc.).

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einer oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in Graphics Core 2500 zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in Graphics Core 2500 for inferring or predicting operations may be based, at least in part, on weight parameters obtained using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or as described herein Use cases of neural networks were calculated can be used.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuersystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robotic control system may be implemented using a processor as described above.

25B zeigt eine Allzweck-Verarbeitungseinheit (engl. General Purpose Processing Unit, GPGPU) 2530, die so konfiguriert werden kann, dass hochparallele Rechenoperationen von einem Array von Grafikverarbeitungseinheiten in mindestens einer Einheit durchgeführt werden können, in mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die GPGPU 2530 direkt mit anderen Instanzen der GPGPU 2530 verbunden werden, um einen Multi-GPU-Cluster zur Verbesserung der Trainingsgeschwindigkeit für Deep Neural Networks zu erstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst GPGPU 2530 eine Host-Schnittstelle 2532, um eine Verbindung mit einem Host-Prozessor zu ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Host-Schnittstelle 2532 eine PCI-Express-Schnittstelle. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Host-Schnittstelle 2532 eine herstellerspezifische Kommunikationsschnittstelle oder Kommunikationsstruktur sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel empfängt die GPGPU 2530 Befehle von einem Host-Prozessor und plant mit Hilfe eines globalen Planers (engl. scheduler) 2534 die diesen Befehlen zugeordneten Ausführungsthreads auf einen Satz von Rechenclustem 2536A-2536H. In mindestens einem Ausführungsbeispiel teilen sich die Rechencluster 2536A-2536H einen Cache-Speicher 2538. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Cache-Speicher 2538 als Cache-Speicher höherer Ebene für Cache-Speicher innerhalb der Rechencluster 2536A-2536H dienen. 25B 12 shows a general purpose processing unit (GPGPU) 2530 that can be configured to perform highly parallel computational operations by an array of graphics processing units in at least one unit, in at least one embodiment. In at least one embodiment, the GPGPU 2530 can be connected directly to other instances of the GPGPU 2530 to create a multi-GPU cluster to improve training speed for deep neural networks. In at least one embodiment, GPGPU 2530 includes a host interface 2532 to enable connection to a host processor. In at least one embodiment, host interface 2532 is a PCI Express interface. In at least one embodiment, the host interface 2532 may be a proprietary communication interface or communication structure. In at least one embodiment, the GPGPU 2530 receives commands from a host processor and uses a global scheduler 2534 to schedule the threads of execution associated with those commands onto a set of compute clusters 2536A-2536H. In at least one embodiment, compute clusters 2536A-2536H share a cache 2538. In at least one embodiment, cache 2538 may serve as a higher level cache for caches within compute clusters 2536A-2536H.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die GPGPU 2530 den Speicher 2544A-2544B, der über einen Satz von Speichersteuerungen 2542A-2542B mit den Rechenclustern 2536A-2536H gekoppelt ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Speicher 2544A-2544B verschiedene Arten von Speichergeräten umfassen, einschließlich dynamischem Direktzugriffsspeicher (engl. Dynamic random access memory, DRAM) oder Graphik-Direktzugriffsspeicher, wie z.B. synchronem Graphik-Direktzugriffsspeicher (engl. synchronous graphics random access memory, SGRAM), einschließlich Graphikspeicher mit doppelter Datenrate (engl. graphics double data rate, GDDR).In at least one embodiment, GPGPU 2530 includes memory 2544A-2544B coupled to compute clusters 2536A-2536H via a set of memory controllers 2542A-2542B. In at least one embodiment, memory 2544A-2544B may include various types of memory devices, including dynamic random access memory memory (DRAM) or graphics random access memory, such as synchronous graphics random access memory (SGRAM), including graphics double data rate (GDDR) memory.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen die Rechencluster 2536A-2536H jeweils einen Satz von Grafikkernen, wie z.B. den Grafikkern 2500 von 25A, der mehrere Typen von ganzzahligen und Gleitkomma-Logik-Einheiten umfassen kann, die Rechenoperationen mit einer Reihe von Genauigkeiten durchführen können, die auch für maschinelles Lernen geeignet sind. Beispielsweise kann in mindestens einem Ausführungsbeispiel mindestens eine Teilmenge von Gleitkommaeinheiten in jedem der Rechencluster 2536A-2536H für die Ausführung von 16-Bit- oder 32-Bit-Gleitkommaoperationen konfiguriert werden, während eine andere Teilmenge von Gleitkommaeinheiten für die Ausführung von 64-Bit-Gleitkommaoperationen konfiguriert werden kann.In at least one embodiment, compute clusters 2536A-2536H each include a set of graphics cores, such as graphics core 2500 of FIG 25A , which can include multiple types of integer and floating-point logic units that can perform arithmetic operations with a range of precisions that are also suitable for machine learning. For example, in at least one embodiment, at least a subset of floating point units in each of the compute clusters 2536A-2536H may be configured to perform 16-bit or 32-bit floating point operations, while another subset of floating point units may be configured to perform 64-bit floating point operations can be configured.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können mehrere Instanzen der GPGPU 2530 so konfiguriert werden, dass sie als Rechencluster arbeiten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel variiert die Kommunikation, die von den Rechenclustern 2536A-2536H für die Synchronisierung und den Datenaustausch verwendet wird, von Ausführungsbeispiel zu Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kommunizieren mehrere Instanzen von GPGPU 2530 über die Host-Schnittstelle 2532. In mindestens einem Ausführungsbeispiel enthält die GPGPU 2530 einen E/A-Hub 2539, der die GPGPU 2530 mit einer GPU-Verbindung 2540 koppelt, die eine direkte Verbindung zu anderen Instanzen der GPGPU 2530 ermöglicht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der GPU-Link 2540 mit einer dedizierten GPU-zu-GPU-Brücke gekoppelt, die eine Kommunikation und Synchronisierung zwischen mehreren Instanzen des GPGPU 2530 ermöglicht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die GPU-Verbindung 2540 mit einer Hochgeschwindigkeitsverbindung gekoppelt, um Daten an andere GPGPUs oder Parallelprozessoren zu senden und zu empfangen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel befinden sich mehrere Instanzen von GPGPU 2530 in getrennten Datenverarbeitungssystemen und kommunizieren über ein Netzwerkgerät, das über die Host-Schnittstelle 2532 zugänglich ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die GPU-Verbindung 2540 so konfiguriert werden, dass sie zusätzlich oder alternativ zur Host-Schnittstelle 2532 eine Verbindung zu einem Host-Prozessor ermöglicht.In at least one embodiment, multiple instances of the GPGPU 2530 can be configured to operate as a cluster of compute. In at least one embodiment, the communication used by compute clusters 2536A-2536H for synchronization and data exchange varies from embodiment to embodiment. In at least one embodiment, multiple instances of GPGPU 2530 communicate via host interface 2532. In at least one embodiment, GPGPU 2530 includes an I/O hub 2539 that couples GPGPU 2530 to a GPU connection 2540 that connects directly to other instances of the GPGPU 2530. In at least one embodiment, the GPU link 2540 is coupled to a dedicated GPU-to-GPU bridge that enables communication and synchronization between multiple GPGPU 2530 instances. In at least one embodiment, the GPU connection 2540 is coupled to a high-speed connection to send and receive data to other GPGPUs or parallel processors. In at least one embodiment, multiple instances of GPGPU 2530 reside in separate computing systems and communicate through a network device accessible through host interface 2532 . In at least one embodiment, GPU connection 2540 may be configured to allow connection to a host processor in addition to or as an alternative to host interface 2532 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die GPGPU 2530 so konfiguriert werden, dass sie neuronale Netze trainiert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann GPGPU 2530 innerhalb einer Inferenzplattform verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel, in dem GPGPU 2530 zur Inferenzierung verwendet wird, kann GPGPU weniger Rechencluster 2536A-2536H umfassen als wenn GPGPU zum Trainieren eines neuronalen Netzwerks verwendet wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann sich die mit dem Speicher 2544A-2544B assoziierte Speichertechnologie zwischen Inferenz- und Trainingskonfigurationen unterscheiden, wobei für Trainingskonfigurationen Speichertechnologien mit höherer Bandbreite verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenzkonfiguration des GPGPU 2530 die Inferenzierung spezifischer Befehle unterstützen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Inferenzkonfiguration beispielsweise Unterstützung für eine oder mehrere 8-Bit-Integer-Skalarprodukt-Instruktionen bieten, die bei Inferenzoperationen für eingesetzte neuronale Netzwerke verwendet werden können.In at least one embodiment, the GPGPU 2530 can be configured to train neural networks. In at least one embodiment, GPGPU 2530 may be used within an inference platform. In at least one embodiment where GPGPU 2530 is used for inferencing, GPGPU may include fewer compute clusters 2536A-2536H than when GPGPU is used to train a neural network. In at least one embodiment, the storage technology associated with memory 2544A-2544B may differ between inference and training configurations, with higher bandwidth storage technologies being used for training configurations. In at least one embodiment, the inference configuration of the GPGPU 2530 may support specific instruction inference. For example, in at least one embodiment, an inference configuration may provide support for one or more 8-bit integer dot product instructions that may be used in inference operations for deployed neural networks.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einer oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in Graphics Core 2500 zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in Graphics Core 2500 for inferring or predicting operations may be based, at least in part, on weight parameters obtained using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or as described herein Use cases of neural networks were calculated can be used.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuersystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robotic control system may be implemented using a processor as described above.

26 ist ein Blockdiagramm, das ein Computersystem 2600 gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel zeigt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel enthält das Rechensystem 2600 ein Verarbeitungs-Subsystem 2601 mit einem oder mehreren Prozessoren 2602 und einem Systemspeicher 2604, die über einen Verbindungspfad kommunizieren, der einen Speicher-Hub 2605 umfassen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Speicher-Hub 2605 eine separate Komponente innerhalb einer Chipsatz-Komponente sein oder in einen oder mehrere Prozessor(en) 2602 integriert sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Speicher-Hub 2605 über eine Verbindung 2606 mit einem E/A-Subsystem 2611 gekoppelt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das E/A-Subsystem 2611 einen E/A-Hub 2607, der es dem Rechengerät 2600 ermöglichen kann, Eingaben von einem oder mehreren Eingabegerät(en) 2608 zu empfangen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der E/A-Hub 2607 eine Steuerung für eine Anzeige, die in einem oder mehreren Prozessoren 2602 enthalten sein kann, in die Lage versetzen, Ausgaben an ein oder mehrere Anzeigegeräte 2610A bereitzustellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere Anzeigegerät(e) 2610A, das/die mit dem E/A-Hub 2607 gekoppelt ist/sind, ein lokales, internes oder eingebettetes Anzeigegerät umfassen. 26 16 is a block diagram depicting a computer system 2600 in accordance with at least one embodiment. In at least one embodiment, the computing system 2600 includes a processing subsystem 2601 having one or more processors 2602 and a system memory 2604 that communicate over a connection path that may include a storage hub 2605 . In at least one embodiment, the memory hub 2605 may be a separate component within a chipset component or integrated into one or more processor(s) 2602 . In at least one embodiment, storage hub 2605 is coupled to I/O subsystem 2611 via connection 2606 . In at least one embodiment, I/O subsystem 2611 includes an I/O hub 2607 that may enable computing device 2600 to receive input from one or more input devices 2608 . In at least one embodiment, I/O hub 2607 may enable a controller for a display, which may be included in one or more processors 2602, to provide outputs to one or more display devices 2610A. In at least one embodiment, one or more display devices 2610A coupled to I/O hub 2607 may include a local, internal, or embedded display device.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verarbeitungs-Subsystem 2601 einen oder mehrere Parallelprozessor(en) 2612, der/die über einen Bus oder eine andere Verbindung 2613 mit dem Speicher-Hub 2605 verbunden ist/sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann es sich bei der Kommunikationsverbindung 2613 um eine beliebige Anzahl von auf Standards basierenden Kommunikationsverbindungstechnologien oder -protokollen, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf PCI Express, oder um eine herstellerspezifische Kommunikationsschnittstelle oder Kommunikationsstruktur handeln. In mindestens einem Ausführungsbeispiel bilden ein oder mehrere Parallelprozessor(en) 2612 ein rechenorientiertes Parallel- oder Vektorverarbeitungssystem, das eine große Anzahl von Rechenkernen und/oder Verarbeitungsclustern umfassen kann, wie z.B. einen Prozessor mit vielen integrierten Kernen (engl. many integrated core, MIC). In mindestens einem Ausführungsbeispiel bilden ein oder mehrere Parallelprozessor(en) 2612 ein Grafikverarbeitungs-Subsystem, das Pixel an eines von einem oder mehreren Anzeigegerät(en) 2610A ausgeben kann, die über den E/A-Hub 2607 gekoppelt sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere Parallelprozessor(en) 2612 auch eine Steuerung und eine Anzeigeschnittstelle (nicht abgebildet) umfassen, um eine direkte Verbindung zu einem oder mehreren Anzeigegerät(en) 2610B zu ermöglichen.In at least one embodiment, processing subsystem 2601 includes one or more parallel processors 2612 coupled to memory hub 2605 via bus or other connection 2613 . In at least one embodiment, communication link 2613 may be any number of standards-based communication link technologies or protocols, such as but not limited to PCI Express, or a proprietary communication interface or communication structure. In at least one embodiment, parallel processor(s) 2612 form a computational parallel or vector processing system that may include a large number of computational cores and/or processing clusters, such as a many integrated core (MIC) processor. . In at least one embodiment, parallel processor(s) 2612 form a graphics processing subsystem that can output pixels to one of display device(s) 2610A coupled via I/O hub 2607 . In at least one embodiment, parallel processor(s) 2612 may also include a controller and display interface (not shown) to enable direct connection to display device(s) 2610B.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Systemspeichereinheit 2614 mit dem E/A-Hub 2607 verbunden werden, um einen Speichermechanismus für das Computersystem 2600 bereitzustellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein E/A-Switch 2616 verwendet werden, um einen Schnittstellenmechanismus bereitzustellen, der Verbindungen zwischen dem E/A-Hub 2607 und anderen Komponenten ermöglicht, wie z.B. einem Netzwerkadapter 2618 und/oder einem drahtlosen Netzwerkadapter 2619, die in die Plattform integriert werden können, und verschiedenen anderen Geräten, die über ein oder mehrere Zusatzgerät(e) 2620 hinzugefügt werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Netzwerkadapter 2618 ein Ethernet-Adapter oder ein anderer drahtgebundener Netzwerkadapter sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der drahtlose Netzwerkadapter 2619 ein oder mehrere Wi-Fi-, Bluetooth-, Nahfeldkommunikations- (NFC) oder andere Netzwerkgeräte umfassen, die ein oder mehrere drahtlose Funkgeräte enthalten.In at least one embodiment, a system storage device 2614 may be coupled to I/O hub 2607 to provide a storage mechanism for computer system 2600. In at least one embodiment, an I/O switch 2616 may be used to provide an interface mechanism that enables connections between the I/O hub 2607 and other components, such as a network adapter 2618 and/or a wireless network adapter 2619, that may be used in can be integrated into the platform, and various other devices that can be added via add-on device(s) 2620. In at least one embodiment, network adapter 2618 may be an Ethernet adapter or other wired network adapter. In at least one embodiment, wireless network adapter 2619 may include one or more Wi-Fi, Bluetooth, near field communication (NFC), or other network devices that include one or more wireless radios.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Rechensystem 2600 andere, nicht explizit gezeigte Komponenten umfassen, einschließlich USB- oder andere Portverbindungen, optische Speicherlaufwerke, Videoaufnahmegeräte und ähnliches, die ebenfalls an den E/A-Hub 2607 angeschlossen werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Kommunikationspfade, die verschiedene Komponenten in 26 miteinander verbinden, unter Verwendung beliebiger geeigneter Protokolle implementiert werden, wie z.B. PCI (Peripheral Component Interconnect) basierende Protokolle (z.B. PCI-Express) oder andere Bus- oder Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsschnittstellen und/oder Protokoll(e), wie NVLink-Hochgeschwindigkeitsverbindungen oder Verbindungsprotokolle.In at least one embodiment, computing system 2600 may include other components not explicitly shown, including USB or other port connections, optical storage drives, video capture devices, and the like that may also connect to I/O hub 2607 . In at least one embodiment, communication paths connecting various components in 26 interconnect, be implemented using any suitable protocols, such as PCI (Peripheral Component Interconnect) based protocols (e.g. PCI-Express) or other bus or point-to-point communication interfaces and/or protocol(s) such as NVLink- High-speed connections or connection protocols.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst/umfassen ein oder mehrere Parallelprozessor(en) 2612 eine für die Grafik- und Videoverarbeitung optimierte Schaltungsanordnung, einschließlich z.B. einer Videoausgabeschaltung, und stellt/stellen eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) dar. In mindestens einem Ausführungsbeispiel enthalten ein oder mehrere Parallelprozessor(en) 2612 Schaltungsanordnungen, die für die Verarbeitung für allgemeine Zwecke optimiert sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Komponenten des Rechnersystems 2600 mit einem oder mehreren anderen Systemelementen in einer einzigen integrierten Schaltung integriert sein. Beispielsweise können in mindestens einem Ausführungsbeispiel ein oder mehrere Parallelprozessor(en) 2612, Speicher-Hub 2605, Prozessor(en) 2602 und E/A-Hub 2607 in eine integrierte Schaltung eines System on-a-Chip (SoC) integriert sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Komponenten des Rechnersystems 2600 in ein einziges Gehäuse integriert werden, um eine System in Package (SIP)-Konfiguration zu bilden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann mindestens ein Teil der Komponenten des Rechnersystems 2600 in ein Multi-Chip-Modul (MCM) integriert werden, das mit anderen Multi-Chip-Modulen zu einem modularen Rechnersystem verbunden werden kann.In at least one embodiment, one or more parallel processor(s) 2612 includes circuitry optimized for graphics and video processing, including, for example, video output circuitry, and constitutes a graphics processing unit (GPU). In at least one embodiment, one or more parallel processors include (en) 2612 circuitry optimized for general-purpose processing. In at least one embodiment, components of computing system 2600 may be integrated with one or more other system elements on a single integrated circuit. For example, in at least one embodiment, one or more parallel processor(s) 2612, memory hub 2605, processor(s) 2602, and I/O hub 2607 may be integrated into a system-on-a-chip (SoC) integrated circuit. In at least one embodiment, components of computing system 2600 may be integrated into a single chassis to form a system in package (SIP) configuration. In at least one embodiment, min At least some of the components of the computer system 2600 can be integrated into a multi-chip module (MCM) that can be connected to other multi-chip modules to form a modular computer system.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einer oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in Graphics Core 2500 zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in Graphics Core 2500 for inferring or predicting operations may be based, at least in part, on weight parameters obtained using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or as described herein Use cases of neural networks were calculated can be used.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuersystems unter Verwendung eines Computersystems wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a computer system as described above.

27A zeigt einen Parallelprozessor 2700 gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können verschiedene Komponenten des Parallelprozessors 2700 unter Verwendung einer oder mehrerer integrierter Schaltungsvorrichtungen implementiert werden, wie z.B. programmierbare Prozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) oder Field Programmable Gate Arrays (FPGA). Der in mindestens einem Ausführungsbeispiel dargestellte Parallelprozessor 2700 ist eine Variante eines oder mehrerer in 26 gezeigter Parallelprozessor(en) 2612 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel. 27A 12 shows a parallel processor 2700 according to at least one embodiment. In at least one embodiment, various components of parallel processor 2700 may be implemented using one or more integrated circuit devices, such as programmable processors, application specific integrated circuits (ASICs), or field programmable gate arrays (FPGA). The parallel processor 2700 illustrated in at least one embodiment is a variant of one or more in 26 shown parallel processor(s) 2612 according to an example embodiment.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Parallelprozessor 2700 eine parallele Verarbeitungseinheit 2702. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Parallelverarbeitungseinheit 2702 eine E/A-Einheit 2704, die die Kommunikation mit anderen Geräten, einschließlich anderer Instanzen der Parallelverarbeitungseinheit 2702, ermöglicht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die E/A-Einheit 2704 direkt mit anderen Geräten verbunden sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die E/A-Einheit 2704 über eine Hub- oder Switch-Schnittstelle, wie z.B. den Speicher-Hub 2605, mit anderen Geräten verbunden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel bilden Verbindungen zwischen dem Speicher-Hub 2605 und der E/A-Einheit 2704 eine Kommunikationsverbindung 2613. In mindestens einem Ausführungsbeispiel stellt die E/A-Einheit 2704 eine Verbindung mit einer Host-Schnittstelle 2706 und einer Speicher-Crossbar 2716 her, wobei die Host-Schnittstelle 2706 Befehle empfängt, die auf die Durchführung von Verarbeitungsoperationen gerichtet sind, und die Speicher-Crossbar 2716 Befehle empfängt, die auf die Durchführung von Speicheroperationen gerichtet sind.In at least one embodiment, parallel processor 2700 includes a parallel processing unit 2702. In at least one embodiment, parallel processing unit 2702 includes an I/O unit 2704 that enables communication with other devices, including other instances of parallel processing unit 2702. In at least one embodiment, I/O unit 2704 may be directly connected to other devices. In at least one embodiment, I/O unit 2704 is connected to other devices via a hub or switch interface, such as storage hub 2605. In at least one embodiment, connections between the storage hub 2605 and the I/O device 2704 form a communication link 2613. In at least one embodiment, the I/O device 2704 connects to a host interface 2706 and a storage crossbar 2716 wherein host interface 2706 receives commands directed to performing processing operations and memory crossbar 2716 receives commands directed to performing memory operations.

Wenn in mindestens einem Ausführungsbeispiel die Host-Schnittstelle 2706 über die E/A-Einheit 2704 einen Befehlspuffer empfängt, kann die Host-Schnittstelle 2706 Arbeitsoperationen zur Ausführung dieser Befehle an ein Frontend 2708 leiten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das Frontend 2708 mit einem Planer 2710 gekoppelt, der so konfiguriert ist, dass er Befehle oder andere Arbeitsaufgaben an ein Verarbeitungscluster-Array 2712 verteilt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel stellt der Planer 2710 sicher, dass das Verarbeitungscluster-Array 2712 richtig konfiguriert und in einem gültigen Zustand ist, bevor Aufgaben an das Verarbeitungscluster-Array 2712 des Verarbeitungscluster-Arrays 2712 verteilt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Planer 2710 über Firmware-Logik implementiert, die auf einem Mikrocontroller ausgeführt wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der in einem Mikrocontroller implementierte Planer 2710 so konfigurierbar, dass er komplexe Planungs- und Arbeitsverteilungsoperationen in grober und feiner Granularität durchführt, wodurch eine schnelle Vorbelegung und Kontextumschaltung von Threads ermöglicht wird, die auf dem Verarbeitungs-Array 2712 ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Host-Software Arbeitslasten für das Planen auf dem Array 2712 über eine von mehreren Doorbells für die Grafikverarbeitung nachweisen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Arbeitslasten dann automatisch über das Verarbeitungs-Array 2712 durch die Logik des Planers 2710 innerhalb eines Mikrocontrollers, der den Planer 2710 umfasst, auf das Verarbeitungs-Array 2712 verteilt werden.In at least one embodiment, when the host interface 2706 receives a command buffer via the I/O unit 2704, the host interface 2706 may direct operations to a front end 2708 for execution of those commands. In at least one embodiment, the front end 2708 is coupled to a scheduler 2710 configured to dispatch commands or other work to a processing cluster array 2712 . In at least one embodiment, scheduler 2710 ensures processing cluster array 2712 is properly configured and in a valid state before dispatching tasks to processing cluster array 2712 of processing cluster array 2712 . In at least one embodiment, scheduler 2710 is implemented via firmware logic running on a microcontroller. In at least one embodiment, the scheduler 2710 implemented in a microcontroller is configurable to perform complex scheduling and work distribution operations at coarse and fine granularity, enabling fast pre-allocation and context switching of threads running on the processing array 2712. In at least one embodiment, the host software may expose workloads for scheduling on the array 2712 via one of a plurality of graphics processing doorbells. In at least one embodiment, workloads may then be automatically distributed to the processing array 2712 across the processing array 2712 by scheduler 2710 logic within a microcontroller that includes the scheduler 2710 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Verarbeitungscluster-Array 2712 bis zu „N“ Verarbeitungscluster umfassen (z.B. Cluster 2714A, Cluster 2714B, bis hin zu Cluster 2714N). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Cluster 2714A-2714N des Verarbeitungscluster-Arrays 2712 eine große Anzahl gleichzeitiger Threads ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Planer 2710 den Clustern 2714A-2714N des Verarbeitungscluster-Arrays 2712 Arbeit unter Verwendung verschiedener Planungs- und/oder Arbeitsverteilungsalgorithmen zuweisen, die je nach der für die einzelnen Programm- oder Berechnungstypen anfallenden Arbeitsbelastung variieren können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Planung durch den Planer 2710 dynamisch gehandhabt werden oder teilweise durch Compilerlogik während der Kompilierung von Programmlogik unterstützt werden, die für die Ausführung durch das Verarbeitungscluster-Arrays 2712 konfiguriert wurde. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können verschiedene Cluster 2714A-2714N des Verarbeitungscluster-Arrays 2712 für die Verarbeitung verschiedener Programmtypen oder für die Durchführung verschiedener Arten von Berechnungen zugewiesen werden.In at least one embodiment, processing cluster array 2712 may include up to "N" processing clusters (e.g., cluster 2714A, cluster 2714B, up to cluster 2714N). In at least one embodiment, each cluster 2714A-2714N of processing cluster array 2712 can execute a large number of concurrent threads. In at least one embodiment, the scheduler can 2710 allocate work to the clusters 2714A-2714N of the processing cluster array 2712 using various scheduling and/or work distribution algorithms, which may vary depending on the workload involved for each program or computation type. In at least one embodiment, scheduling may be handled dynamically by scheduler 2710 or assisted in part by compiler logic during compilation of program logic configured for execution by processing cluster array 2712 . In at least one embodiment, different clusters 2714A-2714N of the processing cluster array 2712 may be assigned to process different types of programs or to perform different types of calculations.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Verarbeitungscluster-Array 2712 so konfiguriert werden, dass es verschiedene Arten von parallelen Verarbeitungsoperationen durchführt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das Verarbeitungscluster-Array 2712 so konfiguriert, dass es allgemeine parallele Rechenoperationen ausführt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Verarbeitungscluster-Array 2712 beispielsweise Logik zur Ausführung von Verarbeitungsaufgaben umfassen, darunter das Filtern von Video- und/oder Audiodaten, die Durchführung von Modellierungsoperationen, einschließlich physikalischer Operationen, und die Durchführung von Datentransformationen.In at least one embodiment, the processing cluster array 2712 can be configured to perform various types of parallel processing operations. In at least one embodiment, the processing cluster array 2712 is configured to perform general parallel computing operations. For example, in at least one embodiment, the processing cluster array 2712 may include logic to perform processing tasks including filtering video and/or audio data, performing modeling operations including physical operations, and performing data transformations.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das Verarbeitungscluster-Array 2712 so konfiguriert, dass es parallele Grafikverarbeitungsoperationen durchführt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Verarbeitungscluster-Array 2712 zusätzliche Logik zur Unterstützung der Ausführung solcher Grafikverarbeitungsoperationen umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Texturabtastlogik zur Durchführung von Texturoperationen sowie Tessellationslogik und andere Vertex-Verarbeitungslogik. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Verarbeitungscluster-Array 2712 so konfiguriert werden, dass es grafikverarbeitungsbezogene Schattierungsprogramme wie z.B. Vertex-Schattierungen, Tessellationsschattierungen, Geometrie-Schattierungen und Pixel-Schattierungen ausführt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Parallelverarbeitungseinheit 2702 Daten aus dem Systemspeicher über die E/A-Einheit 2704 zur Verarbeitung übertragen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die übertragenen Daten während der Verarbeitung im On-Chip-Speicher (z.B. im Parallelprozessorspeicher 2722) gespeichert und dann in den Systemspeicher zurückgeschrieben werden.In at least one embodiment, processing cluster array 2712 is configured to perform parallel graphics processing operations. In at least one embodiment, the processing cluster array 2712 may include additional logic to support the execution of such graphics processing operations, including but not limited to texture scanning logic for performing texture operations, as well as tessellation logic and other vertex processing logic. In at least one embodiment, processing cluster array 2712 may be configured to execute graphics processing-related shading programs such as vertex shading, tessellation shading, geometry shading, and pixel shading. In at least one embodiment, parallel processing unit 2702 may transfer data from system memory through I/O unit 2704 for processing. In at least one embodiment, the transferred data may be stored in on-chip memory (e.g., parallel processor memory 2722) during processing and then written back to system memory.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann bei Verwendung der Parallelverarbeitungseinheit 2702 zur Durchführung einer Grafikverarbeitung der Planer 2710 so konfiguriert werden, dass er eine Verarbeitungsauslastung in ungefähr gleich große Aufgaben aufteilt, um eine bessere Verteilung der Grafikverarbeitungsoperationen auf mehrere Cluster 2714A-2714N des Verarbeitungscluster-Arrays 2712 zu ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Teile des Verarbeitungscluster-Arrays 2712 so konfiguriert werden, dass sie verschiedene Verarbeitungstypen ausführen. Beispielsweise kann in mindestens einem Ausführungsbeispiel ein erster Teil so konfiguriert werden, dass er Vertex-Schattierung und Topologieerzeugung durchführt, ein zweiter Teil kann so konfiguriert werden, dass er Tesselierung und Geometrie-Schattierung durchführt, und ein dritter Teil kann so konfiguriert werden, dass er Pixel-Schattierung oder andere Bildschirmraumoperationen durchführt, um ein gerendertes Bild für die Anzeige zu erzeugen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Zwischendaten, die von einem oder mehreren der Cluster 2714A-2714N erzeugt wurden, in Puffern gespeichert werden, um die Übertragung von Zwischendaten zwischen den Clustern 2714A-2714N zur weiteren Verarbeitung zu ermöglichen.In at least one embodiment, when using the parallel processing unit 2702 to perform graphics processing, the scheduler 2710 can be configured to split a processing workload into approximately equally sized tasks to better distribute graphics processing operations across multiple clusters 2714A-2714N of the processing cluster array 2712 enable. In at least one embodiment, portions of the processing cluster array 2712 can be configured to perform different types of processing. For example, in at least one embodiment, a first part can be configured to perform vertex shading and topology generation, a second part can be configured to perform tessellation and geometry shading, and a third part can be configured to perform performs pixel shading or other screen space operations to produce a rendered image for display. In at least one embodiment, intermediate data generated by one or more of clusters 2714A-2714N may be stored in buffers to facilitate the transfer of intermediate data between clusters 2714A-2714N for further processing.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Verarbeitungscluster-Array 2712 Verarbeitungsaufgaben empfangen, die über den Planer 2710 ausgeführt werden sollen, der Befehle zur Definition von Verarbeitungsaufgaben vom Frontend 2708 empfängt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Verarbeitungsaufgaben Indizes der zu verarbeitenden Daten umfassen, z.B. Oberflächen- (Patch-) Daten, Primitivdaten, Vertexdaten und/oder Pixeldaten, sowie Zustandsparameter und Befehle, die definieren, wie die Daten verarbeitet werden sollen (z.B. welches Programm ausgeführt werden soll). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Planer 2710 so konfiguriert sein, dass er den Aufgaben entsprechende Indizes holt oder Indizes vom Frontend 2708 empfängt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Frontend 2708 so konfiguriert werden, dass sichergestellt wird, dass das Verarbeitungscluster-Array 2712 auf einen gültigen Zustand konfiguriert wird, bevor eine durch eingehende Befehlspuffer (z. B. Batch-Puffer, Push-Puffer usw.) spezifizierte Arbeitslast initiiert wird.In at least one embodiment, processing cluster array 2712 may receive processing tasks to be performed via scheduler 2710 , which receives processing task definition commands from frontend 2708 . In at least one embodiment, the processing tasks may include indices of the data to be processed, e.g., surface (patch) data, primitive data, vertex data, and/or pixel data, as well as state parameters and instructions that define how the data is to be processed (e.g., which program to run shall be). In at least one embodiment, scheduler 2710 may be configured to fetch indices corresponding to tasks or to receive indices from front end 2708 . In at least one embodiment, the front end 2708 may be configured to ensure that the processing cluster array 2712 is configured to a valid state before any incoming command buffers (e.g., batch buffer, push buffer, etc.) are specified workload is initiated.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jede von einer oder mehreren Instanzen der Parallelverarbeitungseinheit 2702 mit dem Parallelprozessorspeicher 2722 gekoppelt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann auf den Parallelprozessorspeicher 2722 über Memory Crossbar 2716 zugegriffen werden, der Speicheranforderungen von Verarbeitungscluster-Array 2712 sowie der E/A-Einheit 2704 empfangen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann über eine Speicherschnittstelle 2718 auf den Parallelprozessorspeicher 2722 zugegriffen werden, und zwar über Memory Crossbar 2716. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Speicherschnittstelle 2718 mehrere Partitionseinheiten (z.B. Partitionseinheit 2720A, Partitionseinheit 2720B, über Partitionseinheit 2720N) umfassen, die jeweils mit einem Teil (z.B. Speichereinheit) des Parallelprozessorspeichers 2722 gekoppelt werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist eine Anzahl von Partitionseinheiten 2720A-2720N so konfiguriert, dass sie einer Anzahl von Speichereinheiten entspricht, so dass eine erste Partitionseinheit 2720A eine entsprechende erste Speichereinheit 2724A, eine zweite Partitionseinheit 2720B eine entsprechende Speichereinheit 2724B und eine N-te Partitionseinheit 2720N eine entsprechende N-te Speichereinheit 2724N aufweist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Anzahl von Partitionseinheiten 2720A-2720N nicht gleich einer Anzahl von Speichergeräten sein.In at least one embodiment, each of one or more instances of parallel processing unit 2702 may be coupled to parallel processor memory 2722 . In at least one embodiment, parallel processor memory 2722 is accessible via memory crossbar 2716, which accommodates memory requests from processing cluster array 2712 and I/O unit 2704 can catch. In at least one embodiment, parallel processor memory 2722 may be accessed through a memory interface 2718, via memory crossbar 2716. In at least one embodiment, memory interface 2718 may include multiple partition units (e.g., partition unit 2720A, partition unit 2720B, via partition unit 2720N), each with a portion (eg, memory unit) of the parallel processor memory 2722 may be coupled. In at least one embodiment, a number of partition units 2720A-2720N are configured to correspond to a number of storage units such that a first partition unit 2720A has a corresponding first storage unit 2724A, a second partition unit 2720B has a corresponding storage unit 2724B, and an Nth partition unit 2720N has a corresponding Nth storage unit 2724N. In at least one embodiment, a number of partition units 2720A-2720N may not equal a number of storage devices.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Speichereinheiten 2724A-2724N verschiedene Arten von Speichervorrichtungen umfassen, einschließlich dynamischem Direktzugriffsspeicher (engl. Dynamic Random Access Memory, DRAM) oder Graphik-Direktzugriffsspeicher (engl. Graphics Random Access Memory, SGRAM), einschließlich Graphikspeicher mit doppelter Datenrate (engl. Graphics Double Data Rate, GDDR). In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Speichereinheiten 2724A-2724N auch 3D-Stapelspeicher umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Speicher mit hoher Bandbreite (HBM). In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Render-Targets, wie z.B. Frame-Puffer oder Texture-Maps, über Speichereinheiten 2724A-2724N hinweg gespeichert werden, so dass die Partitionseinheiten 2720A-2720N Teile jedes Render-Targets parallel schreiben können, um die verfügbare Bandbreite des Parallelprozessorspeichers 2722 effizient zu nutzen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine lokale Instanz des Parallelprozessorspeichers 2722 zugunsten eines vereinheitlichten Speicherdesigns ausgeschlossen werden, das den Systemspeicher in Verbindung mit dem lokalen Cache-Speicher verwendet.In at least one embodiment, memory units 2724A-2724N may comprise various types of memory devices, including dynamic random access memory (DRAM) or graphics random access memory (SGRAM), including double data rate ( Graphics Double Data Rate, GDDR). In at least one embodiment, memory devices 2724A-2724N may also include 3D stacked memory, including but not limited to high-bandwidth memory (HBM). In at least one embodiment, render targets, such as frame buffers or texture maps, may be stored across memory units 2724A-2724N such that partition units 2720A-2720N may write portions of each render target in parallel to utilize the available bandwidth of parallel processor memory 2722 to use efficiently. In at least one embodiment, a local instance of parallel processor memory 2722 may be eliminated in favor of a unified memory design that uses system memory in conjunction with local cache memory.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder der Cluster 2714A-2714N des Verarbeitungs-Cluster-Arrays 2712 Daten verarbeiten, die in eine der Speichereinheiten 2724A-2724N im Parallelprozessorspeicher 2722 geschrieben werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Speicher-Crossbar 2716 so konfiguriert werden, dass eine Ausgabe jedes Clusters 2714A-2714N an eine beliebige Partitionseinheit 2720A-2720N oder an einen anderen Cluster 2714A-2714N übertragen werden kann, der zusätzliche Verarbeitungsoperationen an einer Ausgabe durchführen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Cluster 2714A-2714N über die Speicherkreuzschiene 2716 mit der Speicherschnittstelle 2718 kommunizieren, um von verschiedenen externen Speichergeräten zu lesen oder auf diese zu schreiben. In mindestens einem Ausführungsbeispiel hat die Speicher-Crossbar 2716 eine Verbindung zur Speicherschnittstelle 2718, um mit der E/A-Einheit 2704 zu kommunizieren, sowie eine Verbindung zu einer lokalen Instanz des Parallelprozessorspeichers 2722, wodurch Verarbeitungseinheiten innerhalb verschiedener Verarbeitungscluster 2714A-2714N mit dem Systemspeicher oder einem anderen Speicher kommunizieren können, der nicht lokal zur Parallelverarbeitungseinheit 2702 ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Speicher-Crossbar 2716 virtuelle Kanäle verwenden, um Verkehrsströme zwischen den Clustern 2714A-2714N und den Partitionseinheiten 2720A-2720N zu trennen.In at least one embodiment, each of clusters 2714A-2714N of processing cluster array 2712 may process data that is written to one of storage units 2724A-2724N in parallel processor memory 2722. In at least one embodiment, the memory crossbar 2716 can be configured so that an output of each cluster 2714A-2714N can be transferred to any partition unit 2720A-2720N or to another cluster 2714A-2714N that can perform additional processing operations on an output. In at least one embodiment, each cluster 2714A-2714N can communicate with storage interface 2718 via storage crossbar 2716 to read from and write to various external storage devices. In at least one embodiment, memory crossbar 2716 connects to memory interface 2718 to communicate with I/O device 2704, and connects to a local instance of parallel processor memory 2722, thereby connecting processing units within different processing clusters 2714A-2714N to system memory or another memory that is not local to the parallel processing unit 2702. In at least one embodiment, memory crossbar 2716 may use virtual channels to separate traffic flows between clusters 2714A-2714N and partition units 2720A-2720N.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können mehrere Instanzen der Parallelverarbeitungseinheit 2702 auf einer einzigen Zusatzkarte bereitgestellt werden, oder es können mehrere Zusatzkarten miteinander verbunden werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können verschiedene Instanzen der Parallelverarbeitungseinheit 2702 so konfiguriert werden, dass sie zusammenarbeiten, auch wenn die verschiedenen Instanzen eine unterschiedliche Anzahl von Verarbeitungskernen, unterschiedliche Mengen an lokalem Parallelprozessorspeicher und/oder andere Konfigurationsunterschiede aufweisen. Beispielsweise können in mindestens einem Ausführungsbeispiel einige Instanzen der Parallelverarbeitungseinheit 2702 im Vergleich zu anderen Instanzen Gleitkommaeinheiten mit höherer Präzision umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Systeme, die eine oder mehrere Instanzen der Parallelverarbeitungseinheit 2702 oder des Parallelprozessors 2700 enthalten, in einer Vielzahl von Konfigurationen und Formfaktoren implementiert werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Desktop-, Laptop- oder Handheld-Personalcomputer, Server, Workstations, Spielkonsolen und/oder eingebettete Systeme.In at least one embodiment, multiple instances of the parallel processing unit 2702 may be provided on a single add-on card, or multiple add-on cards may be interconnected. In at least one embodiment, different instances of parallel processing unit 2702 may be configured to work together even if the different instances have different numbers of processing cores, different amounts of local parallel processor memory, and/or other configuration differences. For example, in at least one embodiment, some instances of the parallel processing unit 2702 may include higher precision floating point units compared to other instances. In at least one embodiment, systems containing one or more instances of parallel processing unit 2702 or parallel processor 2700 may be implemented in a variety of configurations and form factors, including but not limited to desktop, laptop, or handheld personal computers, servers, workstations , game consoles and/or embedded systems.

27B zeigt ein Blockdiagramm einer Partitionseinheit 2720 gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Partitionseinheit 2720 ein Beispiel für eine der Partitionseinheiten 2720A-2720N aus 27A. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Partitionseinheit 2720 einen L2-Cache 2721, eine Einzelbildpuffer-Schnittstelle 2725 und eine ROP 2726 (Raster-Operations-Einheit). L2-Cache 2721 ist ein Lese-/Schreib-Cache, der so konfiguriert ist, dass er Lade- und Speicheroperationen durchführt, die von Speicher-Crossbar 2716 und ROP 2726 empfangen werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Lesefehler und dringende Rückschreibanforderungen von L2-Cache 2721 zur Verarbeitung an die Einzelbildpuffer-Schnittstelle 2725 ausgegeben. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Aktualisierungen auch über die Einzelbildpuffer-Schnittstelle 2725 zur Verarbeitung an einen Einzelbildpuffer gesendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Einzelbildpuffer-Schnittstelle 2725 mit einer der Speichereinheiten im Parallelprozessorspeicher verbunden, z.B. mit den Speichereinheiten 2724A-2724N von 27 (z.B. im Parallelprozessorspeicher 2722). 27B FIG. 27 shows a block diagram of a partition unit 2720 according to at least one embodiment. In at least one embodiment, partition unit 2720 is an example of one of partition units 2720A-2720N 27A . In at least one embodiment, the partition unit 2720 includes an L2 cache 2721, a frame buffer interface 2725, and a ROP 2726 (raster operations unit). L2 cache 2721 is a read/write cache configured to perform load and store operations received from memory crossbar 2716 and ROP 2726 the. In at least one embodiment, read errors and urgent writeback requests are issued from L2 cache 2721 to framebuffer interface 2725 for processing. In at least one embodiment, updates may also be sent via framebuffer interface 2725 to a framebuffer for processing. In at least one embodiment, frame buffer interface 2725 is coupled to one of the storage units in parallel processor memory, such as storage units 2724A-2724N of FIG 27 (e.g. in parallel processor memory 2722).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist ROP 2726 eine Verarbeitungseinheit, die Rasteroperationen wie Schablone, z-Test, Mischen und dergleichen durchführt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel gibt ROP 2726 dann verarbeitete Grafikdaten aus, die im Grafikspeicher gespeichert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst ROP 2726 eine Komprimierungslogik zur Komprimierung von Tiefen- oder Farbdaten, die in den Speicher geschrieben werden, und zur Dekomprimierung von Tiefen- oder Farbdaten, die aus dem Speicher gelesen werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Komprimierungslogik eine verlustfreie Komprimierungslogik sein, die einen oder mehrere von mehreren Komprimierungsalgorithmen verwendet. Die Art der Komprimierung, die von ROP 2726 durchgeführt wird, kann basierend auf statistischen Eigenschaften der zu komprimierenden Daten variieren. Beispielsweise wird in mindestens einem Ausführungsbeispiel die Delta-Farbkomprimierung auf Tiefen- und Farbdaten auf einer Pro-Ktil-Basis durchgeführt.In at least one embodiment, ROP 2726 is a processing unit that performs raster operations such as stencil, z-test, blending, and the like. In at least one embodiment, ROP 2726 then outputs processed graphics data, which is stored in graphics memory. In at least one embodiment, ROP 2726 includes compression logic to compress depth or color data that is written to memory and to decompress depth or color data that is read from memory. In at least one embodiment, the compression logic may be lossless compression logic that uses one or more of a variety of compression algorithms. The type of compression performed by ROP 2726 can vary based on statistical properties of the data being compressed. For example, in at least one embodiment, delta color compression is performed on depth and color data on a per Ktil basis.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist ROP 2726 in jedem Verarbeitungscluster (z.B. Cluster 2714A-2714N von 27) statt in der Partitionseinheit 2720 enthalten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Lese- und Schreibanforderungen für Pixeldaten über die Speicher-Crossbar 2716 anstelle von Pixel-Fragment-Daten übertragen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können verarbeitete Grafikdaten auf einem Anzeigegerät angezeigt werden, z.B. auf einem oder mehreren Anzeigegeräten 2610 aus 26, zur weiteren Verarbeitung durch Prozessor(en) 2602 weitergeleitet werden oder zur weiteren Verarbeitung durch eine der Verarbeitungseinheiten innerhalb des Parallelprozessors 2700 aus 27A weitergeleitet werden.In at least one embodiment, ROP 2726 is located in each processing cluster (eg, clusters 2714A-2714N of 27 ) instead of contained in partition unit 2720. In at least one embodiment, read and write requests for pixel data are transmitted across memory crossbar 2716 instead of pixel fragment data. In at least one embodiment, processed graphics data may be displayed on a display device, eg, one or more display devices 2610 26 , be forwarded for further processing by processor(s) 2602 or for further processing by one of the processing units within parallel processor 2700 27A to get redirected.

27C zeigt ein Blockdiagramm eines Verarbeitungsclusters 2714 innerhalb einer Parallelverarbeitungseinheit, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist ein Verarbeitungscluster eine Instanz eines der Verarbeitungscluster 2714A-2714N von 27. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Verarbeitungscluster 2714 so konfiguriert werden, dass er viele Threads parallel ausführt, wobei sich der Begriff „Thread“ auf eine Instanz eines bestimmten Programms bezieht, das auf einem bestimmten Satz von Eingabedaten ausgeführt wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden SIMD-Befehlsausgabetechniken (Single-Instruction, Multiple-Data) verwendet, um die parallele Ausführung einer großen Anzahl von Threads zu unterstützen, ohne dass mehrere unabhängige Befehlseinheiten bereitgestellt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden SIMT-Techniken (Single-Instruction Multiple-Thread) verwendet, um die parallele Ausführung einer großen Anzahl allgemein synchronisierter Threads zu unterstützen, wobei eine gemeinsame Befehlseinheit verwendet wird, die so konfiguriert ist, dass sie Befehle an einen Satz von Verarbeitungsmaschinen innerhalb jedes einzelnen Verarbeitungsclusters ausgibt. 27C 12 shows a block diagram of a processing cluster 2714 within a parallel processing unit, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, a processing cluster is an instance of one of processing clusters 2714A-2714N 27 . In at least one embodiment, the processing cluster 2714 can be configured to execute many threads in parallel, where the term "thread" refers to an instance of a particular program executing on a particular set of input data. In at least one embodiment, single-instruction, multiple-data (SIMD) instruction issue techniques are used to support the parallel execution of a large number of threads without providing multiple independent instruction units. In at least one embodiment, single-instruction multiple-thread (SIMT) techniques are used to support the parallel execution of a large number of commonly synchronized threads using a common instruction unit configured to issue instructions to a set of processing machines within each individual processing cluster.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Betrieb des Verarbeitungsclusters 2714 über einen Pipeline-Verwalter 2732 gesteuert werden, der die Verarbeitungsaufgaben auf SIMT-Parallelprozessoren verteilt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel empfängt der Pipeline-Verwalter 2732 Befehle vom Planer 2710 von 27 und verwaltet die Ausführung dieser Befehle über einen Grafik-Multiprozessor 2734 und/oder eine Textureinheit 2736. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Grafik-Multiprozessor 2734 ein exemplarischer Fall eines SIMT-Parallelprozessors. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können jedoch verschiedene Typen von SIMT-Parallelprozessoren unterschiedlicher Architekturen in Verarbeitungscluster 2714 enthalten sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere Instanzen des Grafik-Multiprozessors 2734 in einem Verarbeitungscluster 2714 enthalten sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Grafik-Multiprozessor 2734 Daten verarbeiten, und eine Daten-Crossbar 2740 kann verwendet werden, um verarbeitete Daten an eines von mehreren möglichen Zielen, einschließlich anderer Schattierungseinheiten, zu verteilen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Pipeline-Verwalter 2732 die Verteilung von verarbeiteten Daten erleichtern, indem er Ziele für verarbeitete Daten spezifiziert, die über die Daten-Crossbar 2740 verteilt werden sollen.In at least one embodiment, the operation of processing cluster 2714 may be controlled via a pipeline manager 2732 that distributes processing tasks to SIMT parallel processors. In at least one embodiment, pipeline manager 2732 receives instructions from scheduler 2710 from 27 and manages the execution of these instructions via a graphics multiprocessor 2734 and/or a texture unit 2736. In at least one embodiment, the graphics multiprocessor 2734 is an exemplary case of a SIMT parallel processor. However, in at least one embodiment, processing cluster 2714 may include different types of SIMT parallel processors of different architectures. In at least one embodiment, one or more instances of graphics multiprocessor 2734 may be included in a processing cluster 2714. In at least one embodiment, the graphics multiprocessor 2734 can process data, and a data crossbar 2740 can be used to distribute processed data to any of several possible destinations, including other shading units. In at least one embodiment, the pipeline manager 2732 may facilitate the distribution of processed data by specifying destinations for processed data to be distributed across the data crossbar 2740.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Grafik-Multiprozessor 2734 innerhalb des Verarbeitungsclusters 2714 einen identischen Satz funktionaler Ausführungslogik (z. B. arithmetische Logikeinheiten, Ladespeichereinheiten) umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die funktionale Ausführungslogik in einer Pipeline-Weise konfiguriert werden, in der neue Befehle ausgegeben werden können, bevor die vorherigen Befehle abgeschlossen sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel unterstützt die funktionale Ausführungslogik eine Vielzahl von Operationen, darunter Ganzzahl- und Gleitkommaarithmetik, Vergleichsoperationen, Boolesche Operationen, Bitverschiebung und die Berechnung verschiedener algebraischer Funktionen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann dieselbe Hardware mit Funktionseinheiten zur Durchführung verschiedener Operationen genutzt werden, und es kann jede beliebige Kombination von Funktionseinheiten vorhanden sein.In at least one embodiment, each graphics multiprocessor 2734 within the processing cluster 2714 may include an identical set of functional execution logic (e.g., arithmetic logic units, load memory units). In at least one embodiment, the functional Execution logic can be configured in a pipelined fashion, allowing new instructions to be issued before previous instructions complete. In at least one embodiment, the functional execution logic supports a variety of operations, including integer and floating point arithmetic, comparison operations, Boolean operations, bit shifting, and computation of various algebraic functions. In at least one embodiment, the same hardware with functional units can be used to perform different operations, and there can be any combination of functional units.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel bilden die an Verarbeitungscluster 2714 übermittelten Befehle einen Thread. In mindestens einem Ausführungsbeispiel bildet ein Satz von Threads, die über einen Satz paralleler Verarbeitungs-Engines ausgeführt werden, eine Thread-Gruppe. In mindestens einem Ausführungsbeispiel bildet eine Thread-Gruppe ein Programm mit verschiedenen Eingabedaten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Thread innerhalb einer Thread-Gruppe einer anderen Verarbeitungs-Engine innerhalb eines Grafik-Multiprozessors 2734 zugeordnet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Thread-Gruppe weniger Threads umfassen als eine Anzahl von Verarbeitungs-Engines innerhalb eines Grafik-Multiprozessors 2734. Wenn in mindestens einem Ausführungsbeispiel eine Thread-Gruppe weniger Threads als eine Anzahl von Verarbeitungs-Engines umfasst, können eine oder mehrere der Verarbeitungs-Engines während der Zyklen, in denen diese Thread-Gruppe verarbeitet wird, untätig sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Thread-Gruppe auch mehr Threads als eine Anzahl von Verarbeitungs-Engines innerhalb des Grafik-Multiprozessors 2734 umfassen. Wenn in mindestens einem Ausführungsbeispiel eine Thread-Gruppe mehr Threads als die Anzahl der Verarbeitungs-Engines innerhalb des Grafik-Multiprozessors 2734 umfasst, kann die Verarbeitung in mindestens einem Ausführungsbeispiel über aufeinanderfolgende Taktzyklen durchgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können mehrere Thread-Gruppen gleichzeitig auf einem Grafik-Multiprozessor 2734 ausgeführt werden.In at least one embodiment, the instructions submitted to processing cluster 2714 form a thread. In at least one embodiment, a set of threads executing across a set of parallel processing engines forms a thread group. In at least one embodiment, a thread group forms a program with different input data. In at least one embodiment, each thread within a thread group may be mapped to a different processing engine within a graphics multiprocessor 2734. In at least one embodiment, a thread group may include fewer threads than a number of processing engines within a graphics multiprocessor 2734. In at least one embodiment, when a thread group includes fewer threads than a number of processing engines, one or more of the processing engines to be idle during the cycles in which this thread group is processed. In at least one embodiment, a thread group may also include more threads than a number of processing engines within the graphics multiprocessor 2734. In at least one embodiment, if a thread group includes more threads than the number of processing engines within the graphics multiprocessor 2734, the processing may be performed over consecutive clock cycles in at least one embodiment. In at least one embodiment, multiple groups of threads may execute concurrently on a 2734 graphics multiprocessor.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafik-Multiprozessor 2734 einen internen Cache-Speicher zur Durchführung von Lade- und Speicheroperationen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Grafik-Multiprozessor 2734 auf einen internen Cache-Speicher verzichten und einen Cache-Speicher (z.B. L1-Cache 2748) innerhalb des Verarbeitungsclusters 2714 verwenden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel hat jeder Grafik-Multiprozessor 2734 auch Zugriff auf L2-Caches innerhalb von Partitionseinheiten (z.B. Partitionseinheiten 2720A-2720N von 27), die von allen Verarbeitungsclustern 2714 gemeinsam genutzt werden und zur Datenübertragung zwischen Threads verwendet werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Grafik-Multiprozessor 2734 auch auf globalen Off-Chip-Speicher zugreifen, der einen oder mehrere lokale Parallelprozessorspeicher und/oder Systemspeicher umfassen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Speicher außerhalb der Parallelverarbeitungseinheit 2702 als globaler Speicher verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Verarbeitungscluster 2714 mehrere Instanzen von Grafik-Multiprozessor 2734 kann gemeinsame Befehle und Daten gemeinsam nutzen, die im L1-Cache 2748 gespeichert werden können.In at least one embodiment, the graphics multiprocessor 2734 includes internal cache memory for performing load and store operations. In at least one embodiment, the graphics multiprocessor 2734 may forego an internal cache memory and use cache memory (eg, L1 cache 2748) within the processing cluster 2714. In at least one embodiment, each graphics multiprocessor 2734 also has access to L2 caches within partition units (eg, partition units 2720A-2720N of 27 ) that are shared by all processing clusters 2714 and can be used to transfer data between threads. In at least one embodiment, graphics multiprocessor 2734 may also access off-chip global memory, which may include one or more local parallel processor memories and/or system memory. In at least one embodiment, any memory external to parallel processing unit 2702 may be used as global memory. In at least one embodiment, processing cluster 2714 includes multiple instances of graphics multiprocessor 2734 may share common instructions and data that may be stored in L1 cache 2748 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Verarbeitungscluster 2714 eine MMU 2745 (Speicherverwaltungseinheit) umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie virtuelle Adressen physischen Adressen zuordnet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können sich eine oder mehrere Instanzen der MMU 2745 innerhalb der Speicherschnittstelle 2718 von 27 befinden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst MMU 2745 einen Satz von Seitentabelleneinträgen (Page Table Entries, PTEs), die dazu verwendet werden, eine virtuelle Adresse einer physischen Adresse einer Kachel zuzuordnen (mehr über Kachelung) und optional einen Cache-Zeilenindex. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann MMU 2745 Adress-Übersetzungs-Lookaside-Puffer (TLB) oder Caches umfassen, die sich in einem Grafik-Multiprozessor 2734 oder L1-Cache oder Verarbeitungscluster 2714 befinden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die physische Adresse verarbeitet, um den Oberflächendatenzugriffsort so zu verteilen, dass eine effiziente Verschachtelung von Anfragen zwischen Partitionseinheiten möglich ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Cache-Zeilenindex verwendet werden, um festzustellen, ob eine Anforderung für eine Cache-Zeile ein Treffer oder Fehlversuch ist.In at least one embodiment, each processing cluster 2714 may include an MMU 2745 (memory management unit) configured to map virtual addresses to physical addresses. In at least one embodiment, one or more instances of MMU 2745 may reside within memory interface 2718 of 27 condition. In at least one embodiment, MMU 2745 includes a set of page table entries (PTEs) used to map a virtual address to a physical address of a tile (more on tiling) and optionally a cache line index. In at least one embodiment, MMU 2745 may include address translation lookaside (TLB) buffers or caches, which may reside in a graphics multiprocessor 2734 or L1 cache or processing cluster 2714 . In at least one embodiment, the physical address is processed to distribute the surface data access location to allow for efficient interleaving of requests between partition units. In at least one embodiment, the cache line index may be used to determine whether a request for a cache line is a hit or miss.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Verarbeitungscluster 2714 so konfiguriert sein, dass jeder Grafik-Multiprozessor 2734 mit einer Textureinheit 2736 gekoppelt ist, um Texturabbildungsoperationen durchzuführen, z.B. die Bestimmung von Texturabtastpositionen, das Lesen von Texturdaten und das Filtern von Texturdaten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Texturdaten aus einem internen Textur-L1-Cache (nicht gezeigt) oder aus einem L1-Cache innerhalb des Grafik-Multiprozessors 2734 gelesen und je nach Bedarf aus einem L2-Cache, dem lokalen Parallelprozessorspeicher oder dem Systemspeicher geholt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel gibt jeder Grafik-Multiprozessor 2734 verarbeitete Tasks an die Daten-Crossbar 2740 aus, um verarbeitete Tasks einem anderen Verarbeitungscluster 2714 zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung zu stellen oder um verarbeitete Tasks über die Speicher-Crossbar 2716 in einem L2-Cache, im lokalen Parallelprozessorspeicher oder im Systemspeicher zu speichern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist preROP 2742 (Pre-Raster Operations Unit) so konfiguriert, dass sie Daten vom Grafik-Multiprozessor 2734 empfängt und Daten an ROP-Einheiten weiterleitet, die sich, wie hier beschrieben, bei Partitionseinheiten befinden können (z.B. Partitionseinheiten 2720A-2720N von 27). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Einheit PreROP 2742 Optimierungen für die Farbmischung durchführen, Pixel-Farbdaten organisieren und Adressübersetzungen durchführen.In at least one embodiment, a processing cluster 2714 may be configured such that each graphics multiprocessor 2734 is coupled to a texture unit 2736 to perform texture mapping operations, such as determining texture sample locations, reading texture data, and filtering texture data. In at least one embodiment, texture data is read from an internal texture L1 cache (not shown) or from an L1 cache within the graphics multiprocessor 2734 and fetched from an L2 cache, local parallel processor memory, or system memory as needed. In at least one embodiment, each graphics multiprocessor provides 2734 processed Tasks to the data crossbar 2740 to make processed tasks available to another processing cluster 2714 for further processing, or to store processed tasks via the memory crossbar 2716 to an L2 cache, local parallel processor memory, or system memory. In at least one embodiment, preROP 2742 (Pre-Raster Operations Unit) is configured to receive data from graphics multiprocessor 2734 and forward data to ROP units, which as described herein may reside on partition units (e.g., partition units 2720A- 2720N from 27 ). In at least one embodiment, the PreROP 2742 unit may perform color mixing optimizations, organize pixel color data, and perform address translations.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuersystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robotic control system may be implemented using a processor as described above.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 im System 17C zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are here in connection with 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in the system 17C to infer or predict operations based, at least in part, on weight parameters calculated using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or neural network use cases described herein.

27D zeigt einen Grafik-Multiprozessor 2734 gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Grafik-Multiprozessor 2734 mit dem Pipeline-Verwalter 2732 des Verarbeitungsclusters 2714 gekoppelt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verfügt der Grafik-Multiprozessor 2734 über eine Ausführungspipeline, die einen Befehlscache 2752, eine Befehlseinheit 2754, eine Adresszuordnungseinheit 2756, eine Registerdatei 2758, einen oder mehrere GPGPU-Kerne (General Purpose Graphics Processing Unit) 2762 und eine oder mehrere Lade-/Speichereinheiten 2766 umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist. GPGPU-Kerne 2762 und Lade-/Speichereinheiten 2766 sind über eine Speicher- und Cache-Verbindung 2768 mit dem Cache-Speicher 2772 und dem gemeinsamen Speicher 2770 gekoppelt. 27D 12 shows a graphics multiprocessor 2734 in accordance with at least one embodiment. In at least one embodiment, the graphics multiprocessor 2734 is coupled to the pipeline manager 2732 of the processing cluster 2714 . In at least one embodiment, the graphics multiprocessor 2734 has an execution pipeline that includes an instruction cache 2752, an instruction unit 2754, an address mapper 2756, a register file 2758, one or more General Purpose Graphics Processing Unit (GPGPU) cores 2762, and one or more loaders /memory units 2766 includes, but is not limited to. GPGPU cores 2762 and load/store units 2766 are coupled to cache memory 2772 and shared memory 2770 via a store and cache interconnect 2768 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel empfängt der Befehlscache 2752 einen Strom von auszuführenden Befehlen vom Pipeline-Verwalter 2732. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Befehle im Befehlscache 2752 zwischengespeichert und zur Ausführung durch die Befehlseinheit 2754 verteilt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Befehlseinheit 2754 Befehle als Thread-Gruppen (z.B. Warps) versenden, wobei jeder Thread der Thread-Gruppe einer anderen Ausführungseinheit innerhalb des GPGPU-Kerns 2762 zugeordnet ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Befehl auf einen beliebigen lokalen, gemeinsam genutzten oder globalen Adressraum zugreifen, indem sie eine Adresse innerhalb eines einheitlichen Adressraums spezifiziert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Adresszuordnungseinheit 2756 dazu verwendet werden, Adressen in einem einheitlichen Adressraum in eine eindeutige Speicheradresse zu übersetzen, auf die von den Lade-/Speichereinheiten 2766 zugegriffen werden kann.In at least one embodiment, instruction cache 2752 receives a stream of instructions to be executed from pipeline manager 2732. In at least one embodiment, instructions are cached in instruction cache 2752 and dispatched to instruction unit 2754 for execution. In at least one embodiment, the instruction unit 2754 may dispatch instructions as thread groups (e.g., warps), with each thread of the thread group being associated with a different execution unit within the GPGPU core 2762. In at least one embodiment, an instruction can access any local, shared, or global address space by specifying an address within a unified address space. In at least one embodiment, address mapping unit 2756 may be used to translate addresses in a uniform address space into a unique memory address accessible by load/store units 2766.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist in der Registerdatei 2758 ein Satz von Registern für Funktionseinheiten des Grafik-Multiprozessors 2734 vorgesehen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist in der Registerdatei 2758 ein temporärer Speicher für Operanden vorgesehen, die mit Datenpfaden von Funktionseinheiten (z.B. GPGPU-Kerne 2762, Lade-/Speichereinheiten 2766) des Grafik-Multiprozessors 2734 verbunden sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Registerdatei 2758 auf jede der Funktionseinheiten so aufgeteilt, dass jeder Funktionseinheit ein dedizierter Teil der Registerdatei 2758 zugeordnet ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Registerdatei 2758 auf verschiedene Warps aufgeteilt, die vom Grafik-Multiprozessor 2734 ausgeführt werden.In at least one embodiment, register file 2758 provides a set of registers for functional units of graphics multiprocessor 2734. In at least one embodiment, register file 2758 provides temporary storage for operands associated with data paths of functional units (e.g., GPGPU cores 2762, load/store units 2766) of graphics multiprocessor 2734. In at least one embodiment, register file 2758 is partitioned among each of the functional units such that each functional unit has a dedicated portion of register file 2758 associated with it. In at least one embodiment, register file 2758 is divided into various warps executed by graphics multiprocessor 2734.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können GPGPU-Kerne 2762 jeweils Gleitkommaeinheiten (FPUs) und/oder ganzzahlige arithmetische Logikeinheiten (ALUs) umfassen, die zur Ausführung von Befehlen des Grafik-Multiprozessors 2734 verwendet werden. GPGPU-Kerne 2762 können in der Architektur ähnlich sein oder sich in der Architektur unterscheiden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst ein erster Teil der GPGPU-Kerne 2762 eine Einfachpräzisions-FPU und eine ganzzahlige ALU, während ein zweiter Teil der GPGPU-Kerne eine Doppelpräzisions-FPU umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können FPUs den IEEE 754-2008-Standard für Gleitkomma-Arithmetik implementieren oder Gleitkomma-Arithmetik mit variabler Genauigkeit ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Grafik-Multiprozessor 2734 zusätzlich eine oder mehrere feste Funktion(en) oder spezielle Funktionseinheiten umfassen, um bestimmte Funktionen wie das Kopieren von Rechtecken oder Operationen zum Überblenden von Pixeln auszuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere GPGPU-Kerne auch eine feste oder spezielle Funktionslogik umfassen.In at least one embodiment, GPGPU cores 2762 may each include floating point units (FPUs) and/or integer arithmetic logic units (ALUs) used to execute graphics multiprocessor 2734 instructions. GPGPU cores 2762 may be architecturally similar or architecturally different. In at least one embodiment, a first portion of the GPGPU cores 2762 includes a single-precision FPU and an integer ALU, while a second portion of the GPGPU cores includes a double-precision FPU. In at least one embodiment spiel, FPUs can implement the IEEE 754-2008 standard for floating-point arithmetic or enable variable-precision floating-point arithmetic. In at least one embodiment, the graphics multiprocessor 2734 may additionally include one or more fixed function(s) or special purpose functional units to perform specific functions such as copying rectangles or pixel blending operations. In at least one embodiment, one or more GPGPU cores may also include fixed or special purpose functional logic.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen die GPGPU-Kerne 2762 SIMD-Logik, die in der Lage ist, einen einzigen Befehl auf mehreren Sätzen von Daten auszuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können GPGPU-Cores 2762 physisch SIMD4-, SIMD8- und SIMD16-Befehle ausführen und logisch SIMD1-, SIMD2- und SIMD32-Befehle ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können SIMD-Befehle für GPGPU-Kerne zur Kompilierungszeit von einem Schattierungs-Compiler generiert werden oder automatisch generiert werden, wenn Programme ausgeführt werden, die für SPMD-(Single Program Multiple Data) oder SIMT-Architekturen geschrieben und kompiliert wurden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können mehrere Threads eines für ein SIMT-Ausführungsmodell konfigurierten Programms über eine einzige SIMD-Instruktion ausgeführt werden. Beispielsweise können in mindestens einem Ausführungsbeispiel acht SIMT-Threads, die gleiche oder ähnliche Operationen ausführen, parallel über eine einzige SIMD8-Logikeinheit ausgeführt werden.In at least one embodiment, the GPGPU cores 2762 include SIMD logic capable of executing a single instruction on multiple sets of data. In at least one embodiment, GPGPU cores 2762 can physically execute SIMD4, SIMD8, and SIMD16 instructions and logically execute SIMD1, SIMD2, and SIMD32 instructions. In at least one embodiment, SIMD instructions for GPGPU cores may be generated at compile time by a shadowing compiler or may be generated automatically when executing programs written and compiled for SPMD (Single Program Multiple Data) or SIMT architectures. In at least one embodiment, multiple threads of a program configured for a SIMT execution model may be executed from a single SIMD instruction. For example, in at least one embodiment, eight SIMT threads performing the same or similar operations may execute in parallel through a single SIMD8 logic unit.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Speicher- und Cache-Verbindung 2768 ein Verbindungsnetzwerk, das jede funktionelle Einheit des Grafik-Multiprozessors 2734 mit der Registerdatei 2758 und mit dem gemeinsamen Speicher 2770 verbindet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Speicher- und Cache-Verbindung 2768 eine Crossbar-Verbindung, die es der Lade-/Speichereinheit 2766 ermöglicht, Lade- und Speicheroperationen zwischen dem gemeinsamen Speicher 2770 und der Registerdatei 2758 zu implementieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Registerdatei 2758 mit derselben Frequenz wie die GPGPU-Kerne 2762 betrieben werden, so dass der Datentransfer zwischen den GPGPU-Kernen 2762 und der Registerdatei 2758 mit sehr geringer Latenz erfolgt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der gemeinsame Speicher 2770 verwendet werden, um die Kommunikation zwischen Threads zu ermöglichen, die auf Funktionseinheiten innerhalb des Grafik-Multiprozessors 2734 ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Cache-Speicher 2772 als Daten-Cache verwendet werden, um beispielsweise Texturdaten zwischen Funktionseinheiten und der Textureinheit 2736 zwischenzuspeichern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der gemeinsam genutzte Speicher 2770 auch als programmverwalteter Cache verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Threads, die auf GPGPU-Kernen 2762 ausgeführt werden, programmgesteuert Daten im gemeinsamen Speicher zusätzlich zu automatisch gecachten Daten speichern, die im Cache-Speicher 2772 gespeichert sind.In at least one embodiment, memory and cache interconnect 2768 is an interconnection network that connects each functional unit of graphics multiprocessor 2734 to register file 2758 and to shared memory 2770 . In at least one embodiment, store and cache interconnect 2768 is a crossbar interconnect that allows load/store unit 2766 to implement load and store operations between shared memory 2770 and register file 2758. In at least one embodiment, the register file 2758 can operate at the same frequency as the GPGPU cores 2762 so that data transfer between the GPGPU cores 2762 and the register file 2758 occurs with very low latency. In at least one embodiment, shared memory 2770 may be used to enable communication between threads executing on functional units within graphics multiprocessor 2734. In at least one embodiment, cache memory 2772 may be used as a data cache to cache texture data between functional units and texture unit 2736, for example. In at least one embodiment, shared memory 2770 may also be used as a program managed cache. For at least one embodiment, threads executing on GPGPU cores 2762 may programmatically store data in shared memory in addition to automatically cached data stored in cache memory 2772 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist ein Parallelprozessor oder GPGPU, wie hierin beschrieben, kommunikativ mit Host/Prozessor-Kernen gekoppelt, um Grafikoperationen, maschinelle Lernvorgänge, Operationen zur Musteranalyse und verschiedene GPU-Funktionen für allgemeine Zwecke (engl. general purpose GPU, GPGPU) zu beschleunigen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die GPU über einen Bus oder eine andere Verbindung (z.B. eine Hochgeschwindigkeitsverbindung wie PCIe oder NVLink) kommunikativ mit dem Host-Prozessor/-Kernen gekoppelt sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die GPU in demselben Gehäuse oder Chip wie die Kerne integriert und über einen internen Prozessorbus/eine interne Verbindung (d.h. intern mit dem Gehäuse oder dem Chip) kommunikativ mit den Kernen gekoppelt sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Prozessorkerne unabhängig von der Art und Weise, wie die GPU angeschlossen ist, der GPU Arbeit in Form von Sequenzen von Befehlen/Instruktionen zuweisen, die in einem Arbeitsdeskriptor enthalten sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet die GPU dann dedizierte Schaltungsanordnungen/Logik zur effizienten Verarbeitung dieser Befehle/Instruktionen.In at least one embodiment, a parallel processor or GPGPU as described herein is communicatively coupled to host/processor cores to perform graphics operations, machine learning, pattern analysis operations, and various general purpose GPU (GPGPU) functions accelerate. In at least one embodiment, the GPU may be communicatively coupled to the host processor/cores via a bus or other connection (e.g., a high-speed connection such as PCIe or NVLink). In at least one embodiment, the GPU may be integrated in the same package or chip as the cores and communicatively coupled to the cores via an internal processor bus/interconnect (i.e., internal to the package or chip). In at least one embodiment, regardless of how the GPU is connected, the processor cores may assign work to the GPU in the form of sequences of commands/instructions contained in a work descriptor. In at least one embodiment, the GPU then uses dedicated circuitry/logic to efficiently process these commands/instructions.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 im System 17C zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are here in connection with 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in the system 17C to infer or predict operations based, at least in part, on weight parameters calculated using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuersystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robotic control system may be implemented using a processor as described above.

28 zeigt ein Multi-GPU-Computersystem 2800 gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Multi-GPU-Computersystem 2800 einen Prozessor 2802 umfassen, der über einen Host-Schnittstellen-Switch 2804 mit mehreren Allzweck-Grafikverarbeitungseinheiten (GPGPUs) 2806A-D gekoppelt ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Host-Schnittstellen-Switch 2804 ein PCI-Express-Switch-Gerät, das den Prozessor 2802 mit einem PCI-Express-Bus koppelt, über den der Prozessor 2802 mit den GPGPUs 2806A-D kommunizieren kann. Die GPGPUs 2806A-D können über einen Satz von Hochgeschwindigkeits-Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen den GPUs 2816 miteinander kommunizieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel stellen GPU-zu-GPU-Verbindungen 2816 zu jeder der GPGPUs 2806A-D über eine dedizierte GPU-Verbindung her. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ermöglichen P2P-GPU-Verbindungen 2816 eine direkte Kommunikation zwischen den einzelnen GPGPUs 2806A-D, ohne dass eine Kommunikation über den Host-Schnittstellenbus 2804, an den der Prozessor 2802 angeschlossen ist, erforderlich ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel, bei dem der GPU-zu-GPU-Verkehr zu den P2P-GPU-Verbindungen 2816 geleitet wird, bleibt der Host-Schnittstellenbus 2804 für den Zugriff auf den Systemspeicher oder für die Kommunikation mit anderen Instanzen des Multi-GPU-Rechensystems 2800, beispielsweise über ein oder mehrere Netzwerkgeräte, verfügbar. Während in mindestens einem Ausführungsbeispiel die GPGPUs 2806A-D über den Switch 2804 der Host-Schnittstelle mit dem Prozessor 2802 verbunden sind, umfasst der Prozessor 2802 in mindestens einem Ausführungsbeispiel eine direkte Unterstützung für P2P-GPU-Links 2816 und kann direkt mit den GPGPUs 2806A-D verbunden werden. 28 12 shows a multi-GPU computing system 2800 in accordance with at least one embodiment. In at least one embodiment, multi-GPU computing system 2800 may include a processor 2802 coupled via a host interface switch 2804 to multiple general purpose graphics processing units (GPGPUs) 2806A-D. In at least one embodiment, host interface switch 2804 is a PCI Express switch device that couples processor 2802 to a PCI Express bus over which processor 2802 can communicate with GPGPUs 2806A-D. The GPGPUs 2806A-D can communicate with each other via a set of high-speed point-to-point links between the GPUs 2816. In at least one embodiment, GPU-to-GPU connections 2816 to each of the GPGPUs 2806A-D make a dedicated GPU connection. In at least one embodiment, P2P GPU links 2816 allow direct communication between each GPGPU 2806A-D without requiring communication over the host interface bus 2804 to which the processor 2802 is attached. In at least one embodiment where GPU-to-GPU traffic is routed to P2P GPU connections 2816, host interface bus 2804 remains available for accessing system memory or communicating with other instances of the multi-GPU Computing system 2800, for example via one or more network devices. While in at least one embodiment the GPGPUs 2806A-D connect to the processor 2802 through the host interface switch 2804, in at least one embodiment the processor 2802 includes direct support for P2P GPU links 2816 and can interface directly with the GPGPUs 2806A -D to be connected.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 im System 17C zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are here in connection with 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in the system 17C to infer or predict operations based, at least in part, on weight parameters calculated using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuersystems unter Verwendung einer GPU wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a GPU as described above.

29 ist ein Blockdiagramm eines Grafikprozessors 2900, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikprozessor 2900 eine Ringverbindung (engl. ring interconnect) 2902, ein Pipeline-Frontend 2904, die Engine 2937 und die Grafikkerne 2980A-2980N. In mindestens einem Ausführungsbeispiel koppelt die Ringverbindung 2902 den Grafikprozessor 2900 mit anderen Einheiten, einschließlich anderer Grafikprozessoren oder einem oder mehreren allgemeinen Prozessorkernen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Grafikprozessor 2900 einer von vielen Prozessoren, die in ein Mehrkernverarbeitungssystem integriert sind. 29 10 is a block diagram of a graphics processor 2900, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, graphics processor 2900 includes ring interconnect 2902, pipeline front end 2904, engine 2937, and graphics cores 2980A-2980N. In at least one embodiment, ring interconnect 2902 couples graphics processor 2900 to other entities, including other graphics processors or one or more general processor cores. In at least one embodiment, graphics processor 2900 is one of many processors integrated into a multi-core processing system.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel empfängt der Grafikprozessor 2900 Stapel von Befehlen über die Ringverbindung 2902. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden eingehende Befehle von einem Befehls-Streamer 2903 im Pipeline-Frontend 2904 interpretiert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikprozessor 2900 eine skalierbare Ausführungslogik zur Durchführung von 3D-Geometrieverarbeitung und Medienverarbeitung mittels Grafikkern(en) 2980A-2980N. In mindestens einem Ausführungsbeispiel für Befehle zur 3D-Geometrieverarbeitung liefert Befehls-Streamer 2903 Befehle an die Geometrie-Pipeline 2936. In mindestens einem Ausführungsbeispiel liefert der Befehls-Streamer 2903 für mindestens einige Medienverarbeitungsbefehle Befehle an ein Video-Frontend 2934, das mit der Medienengine 2937 gekoppelt ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Medienengine 2937 eine Video Quality Engine (VQE) 2930 für Video- und Bildnachbearbeitung und eine Multiformat-Codierungs-/Decodierungs-Engine (MFX) 2933, um eine hardwarebeschleunigte Codierung und Decodierung von Mediendaten bereitzustellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel erzeugen die Geometrie-Pipeline 2936 und die Medienengine 2937 jeweils Ausführungsthreads für Thread-Ausführungsressourcen, die von mindestens einem Grafikkern 2980A bereitgestellt werden.In at least one embodiment, graphics processor 2900 receives batches of commands over ring interconnect 2902. In at least one embodiment, incoming commands are interpreted by command streamer 2903 in pipeline front end 2904. In at least one embodiment, graphics processor 2900 includes scalable execution logic for performing 3D geometry processing and media processing using graphics core(s) 2980A-2980N. In at least one embodiment for 3D geometry processing instructions, instruction streamer 2903 provides instructions to geometry pipeline 2936. In at least one embodiment, for at least some media processing instructions, instruction streamer 2903 provides instructions to a video front end 2934 running media engine 2937 is coupled. In at least one embodiment, the media engine 2937 includes a video quality engine (VQE) 2930 for video and image post-processing and a multi-format encoding/decoding engine (MFX) 2933 to provide hardware-accelerated encoding and decoding of media data. In at least one embodiment, create geometry pipelines 2936 and media engine 2937 each have execution threads for thread execution resources provided by at least one graphics core 2980A.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikprozessor 2900 skalierbare Thread-Ausführungsressourcen mit modularen Kernen 2980A-2980N (manchmal als Kernabschnitte bezeichnet), die jeweils mehrere Unterkeme 2950A-550N, 2960A-2960N (manchmal als Kernunterabschnitte bezeichnet) aufweisen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Grafikprozessor 2900 über eine beliebige Anzahl von Grafikkernen 2980A bis 2980N verfügen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikprozessor 2900 einen Grafikkern 2980A mit mindestens einem ersten Unterkern 2950A und einem zweiten Unterkern 2960A. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Grafikprozessor 2900 ein Niedrigleistungsprozessor mit einem einzigen Unterkern (z.B. 2950A). In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikprozessor 2900 mehrere Grafikkerne 2980A-2980N, von denen jeder einen Satz erster Unterkeme 2950A-2950N und einen Satz zweiter Unterkerne 2960A-2960N umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder Unterkern in den ersten Unterkernen 2950A-2950N mindestens einen ersten Satz von Ausführungseinheiten 2952A-2952N und Medien-/Texturabtaster 2954A-2954N. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder Unterkern in den zweiten Unterkernen 2960A-2960N mindestens einen zweiten Satz von Ausführungseinheiten 2962A-2962N und Abtastern 2964A-2964N. In mindestens einem Ausführungsbeispiel teilt sich jeder Unterkern 2950A-2950N, 2960A-2960N einen Satz gemeinsam genutzter Ressourcen 2970A-2970N. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen gemeinsam genutzte Ressourcen gemeinsam genutzten Cache-Speicher und Pixel-Operationslogik.In at least one embodiment, graphics processor 2900 includes scalable thread execution resources with modular cores 2980A-2980N (sometimes referred to as core sections) each having multiple sub-cores 2950A-550N, 2960A-2960N (sometimes referred to as core subsections). In at least one embodiment, graphics processor 2900 may have any number of graphics cores 2980A through 2980N. In at least one embodiment, the graphics processor 2900 includes a graphics core 2980A having at least a first sub-core 2950A and a second sub-core 2960A. In at least one embodiment, the graphics processor 2900 is a low-power processor with a single sub-core (e.g., 2950A). In at least one embodiment, graphics processor 2900 includes multiple graphics cores 2980A-2980N, each including a set of first sub-cores 2950A-2950N and a set of second sub-cores 2960A-2960N. In at least one embodiment, each sub-core in first sub-cores 2950A-2950N includes at least a first set of execution units 2952A-2952N and media/texture scanners 2954A-2954N. In at least one embodiment, each sub-core in the second sub-cores 2960A-2960N includes at least a second set of execution units 2962A-2962N and samplers 2964A-2964N. In at least one embodiment, each sub-core 2950A-2950N, 2960A-2960N shares a set of shared resources 2970A-2970N. In at least one embodiment, shared resources include shared cache memory and pixel operation logic.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 im System 17C zur Inferenz oder Vorhersage von Operationen basierend, zumindest teilweise, auf Gewichtsparametern, die unter Verwendung von Trainingsoperationen mit neuronalen Netzen, Funktionen und/oder Architekturen neuronaler Netze oder hierin beschriebenen Anwendungsfällen neuronaler Netze berechnet wurden, verwendet werden.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are here in connection with 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the inference and/or training logic 1415 in the system 17C to infer or predict operations based, at least in part, on weight parameters calculated using training operations with neural networks, functions and/or neural network architectures, or neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuerungssystems unter Verwendung einer GPU wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a GPU as described above.

30 ist ein Blockdiagramm, das eine Mikroarchitektur für einen Prozessor 3000 zeigt, die logische Schaltungen zur Ausführung von Befehlen umfassen kann, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 3000 Instruktionen ausführen, einschließlich x86-Instruktionen, ARM-Instruktionen, spezialisierte Instruktionen für anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) usw. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 3010 Register zur Speicherung gepackter Daten umfassen, wie z.B. 64-Bit breite MMXTM-Register in Mikroprozessoren, die mit MMX-Technologie der Intel Corporation aus Santa Clara, Kalifornien, betrieben werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können MMX-Register, die sowohl in Ganzzahl- als auch in Gleitkommaform verfügbar sind, mit gepackten Datenelementen arbeiten, die Einzelbefehle, Mehrfachdaten („SIMD“) und Streaming-SIMD-Erweiterungen („SSE“) betreffen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können 128 Bit breite XMM-Register, die sich auf die SSE2-, SSE3-, SSE4-, AVX- oder darüber hinausgehende (allgemein als „SSEx“ bezeichnete) Technologie beziehen, solche gepackten Datenoperanden enthalten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 3010 Instruktionen ausführen, um Algorithmen für maschinelles Lernen oder Deep Learning, Training oder Inferenzieren zu beschleunigen. 30 FIG. 3 is a block diagram depicting a microarchitecture for a processor 3000, which may include logic circuitry for executing instructions, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, processor 3000 may execute instructions, including x86 instructions, ARM instructions, specialized instructions for application specific integrated circuits (ASICs), etc. In at least one embodiment, processor 3010 may include registers for storing packed data, such as 64- Bit-wide MMXTM registers in microprocessors operating on MMX technology from Intel Corporation of Santa Clara, California. In at least one embodiment, MMX registers, which are available in both integer and floating point form, can operate with packed data items involving single instructions, multiple data ("SIMD"), and streaming SIMD extensions ("SSE"). In at least one embodiment, 128-bit wide XMM registers related to SSE2, SSE3, SSE4, AVX, or beyond (commonly referred to as “SSEx”) technology may contain such packed data operands. In at least one embodiment, processor 3010 may execute instructions to accelerate machine learning or deep learning algorithms, training, or inference.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Prozessor 3000 ein in einer R In-Order-Frontend („Frontend“) 3001, um auszuführende Befehle zu holen und Befehle vorzubereiten, die später in der Prozessor-Pipeline verwendet werden sollen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Frontend 3001 mehrere Einheiten umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel holt ein Befehls-Vorholer 3026 Befehle aus dem Speicher und führt Befehle einem Befehlsdekodierer 3028 zu, der seinerseits Befehle dekodiert oder interpretiert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel beispielsweise dekodiert der Befehlsdekodierer 3028 einen empfangenen Befehl in eine oder mehrere Operationen, die als „Mikrobefehle“ oder „Mikrooperationen“ (auch als „Mikro-Ops“ oder „Uops“ bezeichnet) bezeichnet werden und von dieser Maschine ausgeführt werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel zerlegt der Befehlsdekodierer 3028 einen Befehl in einen Opcode und entsprechende Daten- und Steuerfelder, die von der Mikroarchitektur verwendet werden können, um Operationen gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel auszuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Abfolge-Cache (eng. trace cache) 3030 dekodierte Uops in programmgeordnete Sequenzen oder Spuren (engl. traces) in einer Uop-Warteschlange 3034 zur Ausführung zusammensetzen. Wenn der Abfolge-Cache 3030 in mindestens einem Ausführungsbeispiel auf eines komplexen Befehls trifft, stellt ein Mikrocode ROM 3032 die zum Abschluss des Betriebs erforderlichen Uops bereit.In at least one embodiment, the processor 3000 includes an R in-order front end (“front end”) 3001 to fetch instructions to be executed and to prepare instructions to be used later in the processor pipeline. In at least one embodiment, the front end 3001 may include multiple entities. In at least one embodiment, an instruction prefetcher 3026 fetches instructions from memory and provides instructions to an instruction decoder 3028, which in turn decodes or interprets instructions. For example, in at least one embodiment, instruction decoder 3028 decodes a received instruction into one or more operations, referred to as "micro-instructions" or "micro-ops" (also referred to as "micro-ops" or "uops"), that may be executed by that machine . In at least one embodiment, instruction decoder 3028 decomposes an instruction into an opcode and appropriate data and control fields defined by microarchitecture ver may be used to perform operations in accordance with at least one embodiment. In at least one embodiment, a trace cache 3030 may assemble decoded uops into program-ordered sequences or traces in a uop queue 3034 for execution. In at least one embodiment, when the trace cache 3030 encounters a complex instruction, a microcode ROM 3032 provides the Uops necessary to complete the operation.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können einige Befehle in eine einzelne Mikro-Operation umgewandelt werden, während andere mehrere Mikro-Operationen benötigen, um einen vollständigen Betrieb durchzuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Befehlsdekodierer 3028 auf den Mikrocode ROM 3032 zugreifen, um einen Befehl auszuführen, wenn mehr als vier Mikro-Operationen zur Ausführung eines Befehls erforderlich sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Befehl zur Verarbeitung im Befehlsdekodierer 3028 in eine kleine Anzahl von Mikro-Ops dekodiert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Befehl im Mikrocode ROM 3032 gespeichert werden, falls eine Anzahl von Mikro-Ops zur Ausführung des Betriebs erforderlich ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel bezieht sich der Abfolge-Cache (engl. trace cache) 3030 auf ein Entry Point Programmable Logic Array („PLA“) zur Bestimmung eines korrekten Mikro-Befehlszeigers zum Lesen von Mikrocode-Sequenzen zur Vervollständigung eines oder mehrerer Befehle aus dem Mikrocode ROM 3032, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Frontend 3001 der Engine, nachdem der Mikrocode ROM 3032 die Sequenzierung von Mikro-Ops für einen Befehl beendet hat, das Holen von Mikro-Ops aus dem Abfolge-Cache 3030 wiederaufnehmen.In at least one embodiment, some instructions may be converted into a single micro-op, while others require multiple micro-ops to perform a full operation. In at least one embodiment, instruction decoder 3028 may access microcode ROM 3032 to execute an instruction when more than four micro-operations are required to execute an instruction. In at least one embodiment, an instruction may be decoded into a small number of micro-ops for processing in instruction decoder 3028 . In at least one embodiment, an instruction may be stored in microcode ROM 3032 if a number of micro-ops are required to perform the operation. In at least one embodiment, trace cache 3030 refers to an Entry Point Programmable Logic Array ("PLA") for determining a correct microinstruction pointer for reading microcode sequences to complete one or more instructions from the Microcode ROM 3032, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, after the microcode ROM 3032 finishes sequencing micro-ops for an instruction, the engine front end 3001 may resume fetching micro-ops from the sequence cache 3030 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Out-of-Order Ausführungsengine („Out-of-Order-Engine“, dt. Ausführung in anderer Reihenfolge als im Programmcode) 3003 Befehle für die Ausführung vorbereiten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verfügt die Ausführungslogik für die „Out-of-Order“-Ausführung über eine Reihe von Puffern, um den Befehlsfluss zu glätten und neu zu ordnen, um die Leistung zu optimieren, wenn die Pipeline heruntergefahren und die Ausführung geplant wird. Die Out-of-Order Ausführungsengine 3003 umfasst, ohne Einschränkung, einen Allokator/Register-Umbenenner 3040, eine Speicher uop-Warteschlange 3042, eine Ganzzahl-/Gleitkomma-Uop-Warteschlange 3044, einen Speicher-Planer 3046, einen schnellen Planer 3002, einen langsamen/allgemeinen Gleitkomma-Planer („langsamer/allgemeiner FP-Planer“) 3004 und einen einfachen Gleitkomma-Planer („einfacher FP-Planer“) 3006. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden der schnelle Planer 3002, der langsame/allgemeine Gleitkomma-Planer 3004 und der einfache Gleitkomma-Planer 3006 hier auch kollektiv als „uop-Planer 3002, 3004, 3006“ bezeichnet. Der Allokator/Register-Umbenenner 3040 weist Maschinenpuffer und Ressourcen zu, die jede uop zur Ausführung benötigt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel benennt der Allokator/Registerumbenenner 3040 logische Register auf Einträge in einer Registerdatei um. In mindestens einem Ausführungsbeispiel allokiert der Allokator/Registerumbenenner 3040 auch einen Eintrag für jede uop in einer von zwei uop-Warteschlangen, der Speicher-uop-Warteschlange 3042 für Speicheroperationen und der Ganzzahl/Gleitkomma-op-Warteschlange 3044 für Nicht-Speicheroperationen, vor dem Speicherplaner 3046 und den uop-Planern 3002, 3004, 3006. In mindestens einem Ausführungsbeispiel bestimmen die uop-Planer 3002, 3004, 3006 basierend auf der Bereitschaft ihrer abhängigen Eingangsregister-Operandenquellen und der Verfügbarkeit von Ausführungsressourcen, die uops benötigen, um ihren Betrieb abzuschließen, wann ein uop zur Ausführung bereit ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der schnelle Planer 3002 von mindestens einem Ausführungsbeispiel auf jeder Hälfte des Haupt-Taktzyklus planen, während der langsame/allgemeine Gleitkomma-Planer 3004 und der einfache Gleitkomma-Planer 3006 einmal pro Hauptprozessor-Taktzyklus planen können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die uop-Planer 3002, 3004 und 3006 für Verteilerports arbitrieren, um uops zur Ausführung zu planen.In at least one embodiment, out-of-order execution engine 3003 may prepare instructions for execution. In at least one embodiment, the out-of-order execution logic has a series of buffers to smooth and reorder instruction flow to optimize performance when the pipeline is shut down and execution is scheduled. The out-of-order execution engine 3003 includes, without limitation, an allocator/register renamer 3040, a memory uop queue 3042, an integer/floating point uop queue 3044, a memory scheduler 3046, a fast scheduler 3002, a slow/generic floating point scheduler ("slow/general FP scheduler") 3004 and a simple floating point scheduler ("simple FP scheduler") 3006. In at least one embodiment, the fast scheduler 3002, the slow/general floating point Scheduler 3004 and simple floating point scheduler 3006 are also referred to herein collectively as "uop scheduler 3002, 3004, 3006". The Allocator/Register Renamer 3040 allocates machine buffers and resources each uop needs to execute. In at least one embodiment, allocator/register renamer 3040 renames logical registers to entries in a register file. In at least one embodiment, the allocator/register renamer 3040 also allocates an entry for each uop in one of two uop queues, the memory uop queue 3042 for memory operations and the integer/floating point op queue 3044 for non-memory operations, before the memory scheduler 3046 and the uop schedulers 3002, 3004, 3006. In at least one embodiment, the uop schedulers 3002, 3004, 3006 determine the uops required to complete their operation based on the readiness of their dependent input register operand sources and the availability of execution resources , when a uop is ready to run. In at least one embodiment, the fast scheduler 3002 of at least one embodiment can schedule on every half of the main clock cycle, while the slow/general floating point scheduler 3004 and the simple floating point scheduler 3006 can schedule once per main processor clock cycle. In at least one embodiment, hub port uop schedulers 3002, 3004, and 3006 may arbitrate to schedule uops for execution.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Ausführungsblock b 11, ohne Einschränkung, ein(e) ganzzahlige Registerdatei/Umgehungsnetzwerk (engl. bypass network) 3008, eine Gleitkomma-Registerdatei/Umgehungsnetzwerk („FP-Registerdatei/Bypass-Netzwerk“) 3010, Adressgenerierungseinheiten („AGUs“) 3012 und 3014, schnelle arithmetisch-logische Einheiten (ALUs) („schnelle ALUs“) 3016 und 3018, eine langsame arithmetisch-logische Einheit („langsame ALU“) 3020, eine Gleitkomma-ALU („FP“) 3022 und eine Gleitkomma-Bewegungseinheit („FP-Bewegung“) 3024. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die ganzzahlige Registerdatei / das Umgehungsnetzwerk 3008 und die Gleitkomma-Registerdatei / das Umgehungsnetzwerk 3010 hier auch als „Registerdateien 3008, 3010“ bezeichnet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die AGUS 3012 und 3014, die schnellen ALUs 3016 und 3018, die langsamen ALU 3020, die Gleitkomma-ALU 3022 und die Gleitkomma-Bewegungseinheit 3024 hierin auch ganzzahlige Registerdatei/Umgehungsnetzwerk als „Ausführungseinheiten 3012, 3014, 3016, 3018, 3020, 3022 und 3024“ bezeichnet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Ausführungsblock b 11 ohne Einschränkung jede beliebige Anzahl (einschließlich Null) und Art von Registerdateien, Bypass-Netzwerken, Adresserzeugungseinheiten und Ausführungseinheiten in beliebiger Kombination umfassen.In at least one embodiment, execution block b 11 includes, without limitation, an integer register file/bypass network 3008, a floating point register file/bypass network ("FP" register file/bypass network) 3010, address generation units ( "AGUs") 3012 and 3014, fast arithmetic logic units (ALUs) ("fast ALUs") 3016 and 3018, a slow arithmetic logic unit ("slow ALU") 3020, a floating point ALU ("FP") 3022 and a floating point move unit ("FP move") 3024. In at least one embodiment, integer register file/bypass network 3008 and floating point register file/bypass network 3010 are also referred to herein as "register files 3008, 3010". In at least one embodiment, AGUS 3012 and 3014, fast ALUs 3016 and 3018, slow ALU 3020, floating point ALU 3022, and floating point mover 3024 are also referred to herein as "execution units 3012, 3014, 3016, 3018 , 3020, 3022 and 3024”. In at least one embodiment, the execution block b 11 may be without a Ein constraint may include any number (including zero) and type of register files, bypass networks, address generation units, and execution units in any combination.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Registerdateien 3008, 3010 zwischen den uop-Planern 3002, 3004, 3006 und den Ausführungseinheiten 3012, 3014, 3016, 3018, 3020, 3022 und 3024 angeordnet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel führt die Registerdatei / das Umgehungsnetzwerk 3008 ganzzahlige Operationen durch. In mindestens einem Ausführungsbeispiel führt Gleitkomma-Registerdatei/Bypass-Netzwerk 3010 Gleitkomma-Operationen aus. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jede der Registerdateien 3008, 3010 ohne Einschränkung ein Umgehungsnetzwerk umfassen, das gerade abgeschlossene Ergebnisse, die noch nicht in die Registerdatei geschrieben wurden, umgehen oder an neue abhängige Uops weiterleiten kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Registerdateien 3008, 3010 Daten miteinander austauschen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Registerdatei / das Umgehungsnetzwerk 3008 ohne Einschränkung zwei separate Registerdateien umfassen, eine Registerdatei für niederwertige 32 Datenbits und eine zweite Registerdatei für höherwertige 32 Datenbits. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Gleitkomma-Registerdatei / das Umgehungsnetzwerk 3010 ohne Einschränkung 128 Bit breite Einträge umfassen, da Gleitkommabefehle in der Regel Operanden mit einer Breite von 64 bis 128 Bit haben.In at least one embodiment, register files 3008, 3010 may be located between uop schedulers 3002, 3004, 3006 and execution units 3012, 3014, 3016, 3018, 3020, 3022, and 3024. In at least one embodiment, register file/bypass network 3008 performs integer operations. In at least one embodiment, floating point register file/bypass network 3010 performs floating point operations. In at least one embodiment, each of the register files 3008, 3010 may include, without limitation, a bypass network that may bypass or forward to new dependent uops just completed results that have not yet been written to the register file. In at least one embodiment, register files 3008, 3010 can communicate with each other. In at least one embodiment, register file/bypass network 3008 may include, without limitation, two separate register files, one register file for low-order 32 bits of data and a second register file for high-order 32 bits of data. In at least one embodiment, the floating point register file/bypass network 3010 may include, without limitation, 128-bit wide entries since floating point instructions typically have operands that are 64 to 128 bits wide.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Ausführungseinheiten 3012, 3014, 3016, 3018, 3020, 3022, 3024 Befehle ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel speichern die Registerdateien 3008, 3010 ganzzahlige und Gleitkommadaten-Operandenwerte, die Mikrobefehle ausführen müssen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 3000 ohne Einschränkung jede beliebige Anzahl und Kombination von Ausführungseinheiten 3012, 3014, 3016, 3018, 3020, 3022, 3024 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Gleitkomma-ALU 3022 und die Gleitkomma-Bewegungseinheit 3024 Gleitkomma-, MMX-, SIMD-, AVX- und SSE- oder andere Operationen, einschließlich spezieller Befehle für maschinelles Lernen, ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Gleitkomma-ALU 3022 ohne Einschränkung einen 64-Bit-x64-Bit-Gleitkomma-Dividierer zur Ausführung von Divisions-, Quadratwurzel- und Restmikrooperationen umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Befehle, die einen Gleitkommawert enthalten, mit Gleitkomma-Hardware verarbeitet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ALU-Operationen an schnelle ALUs 3016, 3018 übergeben werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der schnelle ALUs 3016, 3018 schnelle Operationen mit einer effektiven Latenzzeit von einem halben Taktzyklus ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel gehen die komplexesten ganzzahligen Operationen an die langsame ALU 3020, da die langsame ALU 3020 ohne Einschränkung ganzzahlige Ausführungshardware für Operationen mit langer Latenzzeit umfassen kann, wie z.B. einen Multiplikator, Verschiebungen, Flag-Logik und Zweigverarbeitung. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Speicherlade-/-speicheroperationen von AGUS 3012, 3014 ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die schnelle ALU 3016, schnelle ALU 3018 und langsame ALU 3020 ganzzahlige Operationen auf 64-Bit-Datenoperanden ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die schnelle ALU 3016, schnelle ALU 3018 und langsame ALU 3020 implementiert werden, um eine Vielzahl von Datenbitgrößen zu unterstützen, einschließlich sechzehn, zweiunddreißig, 128, 256 usw. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Gleitkomma-ALU 3022 und die Gleitkomma-Bewegungseinheit 3024 implementiert werden, um eine Reihe von Operanden mit Bits unterschiedlicher Breite zu unterstützen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Gleitkomma-ALU 3022 und die Gleitkomma-Bewegungseinheit 3024 mit 128 Bit breiten gepackten Datenoperanden in Verbindung mit SIMD- und Multimedia-Befehlen arbeiten.In at least one embodiment, execution units 3012, 3014, 3016, 3018, 3020, 3022, 3024 may execute instructions. In at least one embodiment, register files 3008, 3010 store integer and floating point data operand values that microinstructions are required to execute. In at least one embodiment, processor 3000 may include any number and combination of execution units 3012, 3014, 3016, 3018, 3020, 3022, 3024, without limitation. In at least one embodiment, floating point ALU 3022 and floating point mover 3024 may perform floating point, MMX, SIMD, AVX, and SSE or other operations, including special machine learning instructions. In at least one embodiment, floating point ALU 3022 may include, without limitation, a 64-bit x 64-bit floating point divider for performing division, square root, and remainder micro-operations. In at least one embodiment, instructions containing a floating point value may be processed using floating point hardware. In at least one embodiment, ALU operations may be committed to fast ALUs 3016,3018. In at least one embodiment, the fast ALUs 3016, 3018 can perform fast operations with an effective latency of half a clock cycle. In at least one embodiment, the most complex integer operations go to the slow ALU 3020, since the slow ALU 3020 may include, without limitation, integer execution hardware for long latency operations such as a multiplier, shifts, flag logic, and branch processing. In at least one embodiment, memory load/store operations may be performed by AGUS 3012, 3014. In at least one embodiment, fast ALU 3016, fast ALU 3018, and slow ALU 3020 can perform integer operations on 64-bit data operands. In at least one embodiment, fast ALU 3016, fast ALU 3018, and slow ALU 3020 can be implemented to support a variety of data bit sizes, including sixteen, thirty-two, 128, 256, etc. In at least one embodiment, floating point ALU 3022 and the Floating point mover 3024 can be implemented to support a range of operands with different bit widths. In at least one embodiment, floating point ALU 3022 and floating point mover 3024 can operate on 128-bit wide packed data operands in conjunction with SIMD and multimedia instructions.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel planen die uop-Planer 3002, 3004, 3006 abhängige Operationen, bevor die übergeordnete Last die Ausführung beendet hat. Da Uops spekulativ geplant und in Prozessor 3000 ausgeführt werden können, kann der Prozessor 3000 in mindestens einem Ausführungsbeispiel auch Logik zur Behandlung von Fehlversuchen im Speicher umfassen. Wenn in mindestens einem Ausführungsbeispiel ein Fehlversuch beim Laden von Daten im Daten-Cache auftritt, kann es in der Pipeline abhängige Operationen während der Ausführung geben, die den Planer mit temporär fehlerhaften Daten verlassen haben. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verfolgt ein Wiederholungsmechanismus Befehle, die falsche Daten verwenden, und führt sie erneut aus. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann es erforderlich sein, abhängige Operationen erneut auszuführen und unabhängigen Operationen den Abschluss zu gestatten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Planer und Wiederholungsmechanismus mindestens eines Ausführungsbeispiels eines Prozessors auch dafür ausgelegt sein, Befehlssequenzen für Textstring-Vergleichsoperationen zu erfassen.In at least one embodiment, the uop schedulers 3002, 3004, 3006 schedule dependent operations before the parent load has finished executing. Since uops may be speculatively scheduled and executed in processor 3000, in at least one embodiment, processor 3000 may also include logic for handling misses in memory. In at least one embodiment, when there is a miss loading data in the data cache, there may be dependent operations in the pipeline during execution that exited the scheduler with temporarily bad data. In at least one embodiment, a retry mechanism tracks and re-executes instructions that use incorrect data. In at least one embodiment, dependent operations may need to be re-executed and independent operations allowed to complete. In at least one embodiment, the scheduler and retry mechanism of at least one embodiment of a processor may also be configured to capture instruction sequences for text string comparison operations.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann sich der Term „Register“ auf Speicherplätze im Prozessor beziehen, die als Teil von Befehle zur Identifizierung von Operanden verwendet werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Register solche sein, die von außerhalb des Prozessors (aus der Sicht eines Programmierers) verwendet werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Register nicht auf einen bestimmten Schaltkreistyp beschränkt sein. Vielmehr kann ein Register in mindestens einem Ausführungsbeispiel Daten speichern, Daten bereitstellen und die hier beschriebenen Funktionen ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die hier beschriebenen Register durch Schaltungsanordnungen innerhalb eines Prozessors unter Verwendung einer beliebigen Anzahl verschiedener Techniken implementiert sein, wie z.B. dedizierte physikalische Register, dynamisch zugewiesene physikalische Register unter Verwendung von Registerumbenennungen, Kombinationen von dedizierten und dynamisch zugewiesenen physikalischen Registern usw. In mindestens einem Ausführungsbeispiel speichern ganzzahlige Register ganzzahlige 32-Bit-Daten. Die Registerdatei von mindestens einem Ausführungsbeispiel enthält auch acht Multimedia-SIMD-Register für gepackte Daten.In at least one embodiment, the term "register" may refer to storage locations in the processor that may be used as part of instructions to identify operands. In at least one embodiment, registers may be those that can be used from outside the processor (from a programmer's point of view). In at least one embodiment, registers may not be limited to any particular circuit type. Rather, in at least one embodiment, a register may store data, provide data, and perform the functions described herein. In at least one embodiment, the registers described herein may be implemented by circuitry within a processor using any number of different techniques, such as dedicated physical registers, dynamically allocated physical registers using register renaming, combinations of dedicated and dynamically allocated physical registers, etc. In In at least one embodiment, integer registers store 32-bit integer data. The register file of at least one embodiment also includes eight packed data multimedia SIMD registers.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenzierungs- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Teile der Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 oder die gesamte Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in EXE-Block 3011 und andere Speicher oder Register enthalten sein, die gezeigt oder nicht gezeigt sind. Beispielsweise können in mindestens einem Ausführungsbeispiel die hier beschriebenen Trainings- und/oder Inferenzierungstechniken eine oder mehrere der im EXE-Block 3011 dargestellten ALUs verwenden. Darüber hinaus können Gewichtungsparameter im On-Chip- oder Off-Chip-Speicher und/oder in Registern (gezeigt oder nicht gezeigt) gespeichert werden, die ALUs des EXE-Blocks 3011 so konfigurieren, dass sie einen oder mehrere maschinelle Lernalgorithmen, neuronale Netzarchitekturen, Anwendungsfälle oder hier beschriebene Trainingstechniken ausführen können.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, some or all of the inference and/or training logic 1415 may be included in EXE block 3011 and other memory or registers, shown or not shown. For example, in at least one embodiment, the training and/or inference techniques described herein may use one or more of the ALUs illustrated in EXE block 3011 . Additionally, weight parameters may be stored in on-chip or off-chip memory and/or in registers (shown or not) that configure ALUs of EXE block 3011 to implement one or more machine learning algorithms, neural network architectures, use cases or training techniques described here.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann mittels der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuerungssystems unter Verwendung einer GPU wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a GPU as described above.

31 zeigt einen Deep-Learning-Anwendungsprozessor 3100 gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet der Deep-Learning-Anwendungsprozessor 3100 Befehle, die, wenn sie vom Deep-Learning-Anwendungsprozessor 3100 ausgeführt werden, den Deep-Learning-Anwendungsprozessor 3100 veranlassen, einige oder alle der in dieser Offenbarung beschriebenen Prozesse und Techniken auszuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Deep-Learning-Anwendungsprozessor 3100 eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC). In mindestens einem Ausführungsbeispiel führt der Anwendungsprozessor 3100 Matrix-Multiplikations-Operationen aus, die entweder „festverdrahtet“ in Hardware oder als Ergebnis der Ausführung eines oder mehrerer Befehle oder beider ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Deep-Learning-Anwendungsprozessor 3100 ohne Einschränkung Verarbeitungscluster 3110(1)-3110(12), Inter-Chip-Verbindungen („ICLs“) 3120(1)-3120(12), Inter-Chip-Steuerungen („ICCs“) 3130(1)-3130(2), Speicher der zweiten Generation mit hoher Bandbreite („HBM2“) 3140(1)-3140(4), Speichersteuerung („Mem Ctrlrs“) 3142(1)-3142(4), eine physikalische Schicht des Speichers mit hoher Bandbreite („HBM PHY“) 3144(1)-3144(4), eine Verwaltungs-Steuerungs-Zentraleinheit (engl. management controller central processing unit, „Verwaltungs-Steuerungs-CPU“) 3150, einen Serial Peripheral Interface-, Inter-Integrated Circuit- und General Purpose Input/Output-Block (engl. „SPI, I2C, GPIO“) 3160, einen Peripheriekomponenten-Verbindungs-Express-Steuerung und Direct Memory Access-Block (engl. „PCIe Controller and DMA“) 3170 und einen sechzehnspurigen Peripheriekomponenten-Verbindungs-Express-Port (engl. „PCI Express x 16“) 3180. 31 12 shows a deep learning application processor 3100 according to at least one embodiment. In at least one embodiment, deep learning applications processor 3100 uses instructions that, when executed by deep learning applications processor 3100, cause deep learning applications processor 3100 to perform some or all of the processes and techniques described in this disclosure. In at least one embodiment, deep learning application processor 3100 is an application specific integrated circuit (ASIC). In at least one embodiment, applications processor 3100 performs matrix multiplication operations that are either "hardwired" into hardware or performed as a result of the execution of one or more instructions, or both. In at least one embodiment, deep learning applications processor 3100 includes, without limitation, processing clusters 3110(1)-3110(12), inter-chip interconnects ("ICLs") 3120(1)-3120(12), inter-chip controllers (“ICCs”) 3130(1)-3130(2), Second Generation High Bandwidth Memory (“HBM2”) 3140(1)-3140(4), Memory Controller (“Mem Ctrlrs”) 3142(1)-3142 (4), a high-bandwidth memory ("HBM PHY") physical layer 3144(1)-3144(4), a management controller central processing unit (CPU) ) 3150, a Serial Peripheral Interface, Inter-Integrated Circuit, and General Purpose Input/Output (SPI, I2C, GPIO) block 3160, a Peripheral Component Connection Express Control, and Direct Memory Access block ( "PCIe Controller and DMA") 3170 and a sixteen-lane Peripheral Component Connection Express port ("PCI Express x 16") 3180.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Verarbeitungscluster 3110 Operationen für Deep Learning durchführen, einschließlich Inferenz- oder Vorhersageoperationen auf der Grundlage von Gewichtsparametern, die von einer oder mehreren Trainingstechniken, einschließlich der hier beschriebenen, berechnet wurden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Verarbeitungscluster 3110 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl und Art von Prozessoren umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Deep Learning-Anwendungsprozessor 3100 eine beliebige Anzahl und Art von Verarbeitungsclustern 3100 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Inter-Chip-Verbindungen 3120 bidirektional. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ermöglichen Inter-Chip-Verbindungen 3120 und Inter-Chip-Steuerungen 3130 mehreren Deep-Learning-Anwendungsprozessoren 3100 den Austausch von Informationen, einschließlich Aktivierungsinformationen, die sich aus der Ausführung eines oder mehrerer maschineller Lernalgorithmen ergeben, die in einem oder mehreren neuronalen Netzen enthalten sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Deep-Learning-Anwendungsprozessor 3100 eine beliebige Anzahl (einschließlich Null) und Art von ICLs 3120 und ICCs 3130 umfassen.In at least one embodiment, processing clusters 3110 may perform deep learning operations, including inference or prediction operations based on weight parameters calculated by one or more training techniques, including those described herein. In at least one embodiment, each processing cluster 3110 may include any number and type of processors, without limitation. In at least one embodiment, deep learning applications processor 3100 may include any number and type of processing clusters 3100 . In at least one embodiment, the inter-chip connections 3120 are bi-directional. In at least one embodiment, inter-chip interconnects 3120 and inter-chip controllers 3130 enable multiple deep learning application processors 3100 to exchange information, including enablement information, resulting from the execution of one or more machine learning algorithms running in one or more neural networks are included. In In at least one embodiment, deep learning application processor 3100 may include any number (including zero) and type of ICLs 3120 and ICCs 3130.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die HBM2s 3140 mit insgesamt 31 Gigabyte (GB) Speicher bereitgestellt. HBM2 3140(i) ist sowohl der Steuerung 3142(i) als auch dem HBM PHY 3144(i) zugeordnet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine beliebige Anzahl von HBM2s 3140 jeden Typ und jede Gesamtmenge an Speicher mit hoher Bandbreite bereitstellen und kann mit einer beliebigen Anzahl (einschließlich Null) und Art von Speichersteuerungen 3142 und HBM PHYs 3144 assoziiert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können SPI, I2C, GPIO 3160, PCIe-Steuerung und DMA 3170 und/oder PCIe 3180 durch eine beliebige Anzahl und Art von Blöcken ersetzt werden, die auf jede technisch geeignete Weise eine beliebige Anzahl und Art von Kommunikationsstandards ermöglichen.In at least one embodiment, the HBM2s 3140 are provided with a total of 31 gigabytes (GB) of memory. HBM2 3140(i) is associated with both Controller 3142(i) and HBM PHY 3144(i). In at least one embodiment, any number of HBM2s 3140 can provide any type and amount of high-bandwidth memory and can be associated with any number (including zero) and type of memory controllers 3142 and HBM PHYs 3144 . In at least one embodiment, SPI, I2C, GPIO 3160, PCIe controller and DMA 3170 and/or PCIe 3180 may be replaced with any number and type of blocks that enable any number and type of communication standards in any technically appropriate manner.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird der Deep-Learning-Anwendungsprozessor verwendet, um ein maschinelles Lernmodell, wie z.B. ein neuronales Netzwerk, zu trainieren, um Informationen vorherzusagen oder abzuleiten, die dem Deep-Learning-Anwendungsprozessor 3100 bereitgestellt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird der Deep-Learning-Anwendungsprozessor 3100 verwendet, um auf der Grundlage eines trainierten maschinellen Lernmodells (z.B. eines neuronalen Netzwerks) Informationen abzuleiten oder vorherzusagen, die von einem anderen Prozessor oder System oder vom Deep-Learning-Anwendungsprozessor 3100 trainiert wurden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 3100 verwendet werden, um einen oder mehrere der hier beschriebenen Anwendungsfälle für neuronale Netze durchzuführen.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, the deep learning application processor is used to train a machine learning model, such as a neural network, to predict or infer information provided to the deep learning application processor 3100 . In at least one embodiment, the deep learning application processor 3100 is used to derive or predict information trained by another processor or system or by the deep learning application processor 3100 based on a trained machine learning model (e.g., a neural network). . In at least one embodiment, processor 3100 may be used to perform one or more of the neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann mittels der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuerungssystems unter Verwendung einer GPU wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a GPU as described above.

32 ist ein Blockdiagramm eines neuromorphen Prozessors 3200, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der neuromorphe Prozessor 3200 eine oder mehrere Eingaben von Quellen außerhalb des neuromorphen Prozessors 3200 erhalten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können diese Eingaben an ein oder mehrere Neuronen 3202 innerhalb des neuromorphen Prozessors 3200 übertragen werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Neuronen 3202 und ihre Komponenten mit Hilfe einer Schaltungsanordnung oder Logik implementiert werden, die eine oder mehrere arithmetisch-logische Einheiten (ALUs) umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der neuromorphe Prozessor 3200 ohne Einschränkung Tausende oder Millionen von Instanzen der Neuronen 3202 umfassen, aber es kann jede geeignete Anzahl von Neuronen 3202 verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jedes Exemplar des Neurons 3202 eine Neuronen-Eingabe 3204 und eine Neuronen-Ausgabe 3206 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Neuronen 3202 Ausgaben erzeugen, die an Eingaben anderer Instanzen der Neuronen 3202 übertragen werden können. Beispielsweise können in mindestens einem Ausführungsbeispiel die Neuronen-Eingänge 3204 und die Neuronen-Ausgänge 3206 über die Synapsen 3208 miteinander verbunden sein. 32 3200 is a block diagram of a neuromorphic processor 3200, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, neuromorphic processor 3200 may receive one or more inputs from sources external to neuromorphic processor 3200. In at least one embodiment, these inputs may be transmitted to one or more neurons 3202 within neuromorphic processor 3200. In at least one embodiment, neurons 3202 and their components may be implemented using circuitry or logic that includes one or more arithmetic logic units (ALUs). In at least one embodiment, neuromorphic processor 3200 may include, without limitation, thousands or millions of instances of neurons 3202, but any suitable number of neurons 3202 may be used. In at least one embodiment, each instance of neuron 3202 may include a neuron input 3204 and a neuron output 3206. In at least one embodiment, neurons 3202 may generate outputs that may be transmitted to inputs of other instances of neurons 3202. For example, in at least one embodiment, neuron inputs 3204 and neuron outputs 3206 may be connected to each other via synapses 3208.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Neuronen 3202 und die Synapsen 3208 so miteinander verbunden sein, dass der neuromorphe Prozessor 3200 so arbeitet, dass er die vom neuromorphen Prozessor 3200 empfangenen Informationen verarbeitet oder analysiert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Neuronen 3202 einen Ausgangsimpuls (oder „Feuer“ oder „Spike“) aussenden, wenn über den Neuronen-Eingang 3204 empfangene Eingaben einen Schwellenwert überschreiten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Neuronen 3202 die an den Neuroneneingängen 3204 empfangenen Signale summieren oder integrieren. Zum Beispiel können in mindestens einem Ausführungsbeispiel die Neuronen 3202 als Leaky-Integrate-and-Fire-Neuronen implementiert sein, wobei, wenn eine Summe (als „Membranpotential“ bezeichnet) einen Schwellenwert überschreitet, das Neuron 3202 eine Ausgabe (oder „Feuer“) unter Verwendung einer Übertragungsfunktion wie einer Sigmoid- oder Schwellenfunktion erzeugen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Leaky-Integrate-and-Fire-Neuron die an den Neuroneneingängen 3204 empfangenen Signale zu einem Membranpotential summieren und auch einen Zerfallsfaktor (oder „Leak“) anwenden, um ein Membranpotential zu reduzieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Leaky Integrate-and-fire-Neuron feuern, wenn mehrere Eingangssignale an den Neuron-Eingängen 3204 schnell genug empfangen werden, um einen Schwellenwert zu überschreiten (d.h. bevor ein Membranpotential zu niedrig abklingt, um zu feuern). In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Neuronen 3202 durch Schaltungen oder Logiken implementiert werden, die Eingänge empfangen, Eingänge in ein Membranpotential integrieren und ein Membranpotential abklingen lassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Eingaben gemittelt werden, oder es kann jede beliebige andere geeignete Übertragungsfunktion verwendet werden. Darüber hinaus können die Neuronen 3202 in mindestens einem Ausführungsbeispiel ohne Einschränkung Komparatorschaltungen oder Logiken umfassen, die eine Ausgangsspitze am Neuronenausgang 3206 erzeugen, wenn das Ergebnis der Anwendung einer Übertragungsfunktion auf den Neuroneneingang 3204 einen Schwellenwert überschreitet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Neuron 3202, sobald es einmal gezündet hat, zuvor empfangene Eingangsinformationen ignorieren, indem es z.B. ein Membranpotential auf 0 oder einen anderen geeigneten Standardwert zurücksetzt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Neuron 3202, sobald das Membranpotenzial auf 0 zurückgesetzt wurde, nach einer geeigneten Zeitspanne (oder Refraktärzeit) den normalen Betrieb wiederaufnehmen.In at least one embodiment, neurons 3202 and synapses 3208 may be interconnected such that neuromorphic processor 3200 operates to process or analyze information received from neuromorphic processor 3200. In at least one embodiment, neurons 3202 may emit an output pulse (or "fire" or "spike") when input received via neuron input 3204 exceeds a threshold. In at least one embodiment, neurons 3202 may sum or integrate the signals received at neuron inputs 3204. For example, in at least one embodiment, neurons 3202 may be implemented as leaky-integrate-and-fire neurons, where when a sum (referred to as "membrane potential") exceeds a threshold, neuron 3202 outputs (or "fires"). using a transfer function such as a sigmoid or threshold function. In at least one embodiment, a leaky integrate and fire neuron may sum the signals received at neuron inputs 3204 into a membrane potential and also apply a decay factor (or "leak") to reduce a membrane potential. In at least one embodiment, a leaky integrate-and-fire neuron may fire when multiple input signals are received at neuron inputs 3204 fast enough to cross a threshold (ie, before a membrane potential decays too low to fire). In at least one embodiment The neurons 3202 can be implemented by circuitry or logic that receives inputs, integrates inputs into a membrane potential, and decays a membrane potential. In at least one embodiment, the inputs may be averaged, or any other suitable transfer function may be used. Additionally, in at least one embodiment, without limitation, neurons 3202 may include comparator circuitry or logic that generates an output spike at neuron output 3206 when the result of applying a transfer function to neuron input 3204 exceeds a threshold. In at least one embodiment, once neuron 3202 has fired, it may ignore previously received input information, for example, by resetting a membrane potential to 0 or some other suitable default value. In at least one embodiment, once the membrane potential has been reset to 0, neuron 3202 may resume normal operation after an appropriate period of time (or refractory period).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Neuronen 3202 über die Synapsen 3208 miteinander verbunden sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Synapsen 3208 so funktionieren, dass sie Signale von einer Ausgabe eines ersten Neurons 3202 zu einer Eingabe eines zweiten Neurons 3202 übertragen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Neuronen 3202 Informationen über mehr als eine Instanz der Synapse 3208 übertragen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere Instanzen des Neuronenausgangs 3206 über eine Instanz der Synapse 3208 mit einer Instanz des Neuroneneingangs 3204 in demselben Neuron 3202 verbunden sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Instanz des Neurons 3202, die eine Ausgabe erzeugt, die über eine Instanz der Synapse 3208 übertragen werden soll, in Bezug auf diese Instanz der Synapse 3208 als „präsynaptisches Neuron“ bezeichnet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Neuron 3202, das eine Eingabe empfängt, die über eine Synapse 3208 übertragen wird, als ein „postsynaptisches Neuron“ in Bezug auf diese Synapse 3208 bezeichnet werden. Da eine Instanz des Neurons 3202 Eingaben von einer oder mehreren Instanzen der Synapse 3208 empfangen kann und auch Ausgaben über eine oder mehrere Instanzen der Synapse 3208 senden kann, kann eine einzelne Instanz des Neurons 3202 daher sowohl ein „präsynaptisches Neuron“ als auch ein „postsynaptisches Neuron“ in Bezug auf verschiedene Instanzen der Synapse 3208 in mindestens einem Ausführungsbeispiel sein.In at least one embodiment, neurons 3202 may be connected to each other via synapses 3208. In at least one embodiment, synapses 3208 may function to transmit signals from an output of a first neuron 3202 to an input of a second neuron 3202. In at least one embodiment, neurons 3202 may transmit information across more than one synapse 3208 instance. In at least one embodiment, one or more instances of neuron output 3206 may be connected to an instance of neuron input 3204 in the same neuron 3202 via an instance of synapse 3208 . In at least one embodiment, an instance of neuron 3202 that produces an output to be transmitted across an instance of synapse 3208 may be referred to as a "presynaptic neuron" with respect to that instance of synapse 3208. In at least one embodiment, a neuron 3202 that receives input transmitted across a synapse 3208 may be referred to as a "postsynaptic neuron" with respect to that synapse 3208. Because an instance of neuron 3202 can receive input from one or more instances of synapse 3208, and can also send outputs across one or more instances of synapse 3208, a single instance of neuron 3202 can therefore be both a “presynaptic neuron” and a “postsynaptic Neuron” in relation to various instances of synapse 3208 in at least one embodiment.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Neuronen 3202 in einer oder mehreren Schichten organisiert sein. Jede Instanz eines Neurons 3202 kann einen Neuronenausgang 3206 haben, der sich über eine oder mehrere Synapsen 3208 zu einem oder mehreren Neuroneneingängen 3204 auffächern kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Neuronenausgänge 3206 der Neuronen 3202 in einer ersten Schicht 3210 mit den Neuroneneingängen 3204 der Neuronen 3202 in einer zweiten Schicht 3212 verbunden sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Schicht 3210 als „Feed-Forward-Schicht“ bezeichnet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jede Instanz des Neurons 3202 in einer Instanz der ersten Schicht 3210 sich zu jeder Instanz des Neurons 3202 in der zweiten Schicht 3212 auffächern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die erste Schicht 3210 als „vollständig verbundene Feed-Forward-Schicht“ bezeichnet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann sich jede Instanz eines Neurons 3202 in einer Instanz der zweiten Schicht 3212 auf weniger als alle Instanzen des Neurons 3202 in einer dritten Schicht 3214 auffächern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die zweite Schicht 3212 als „spärlich verbundene Feed-Forward-Schicht“ bezeichnet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können sich die Neuronen 3202 in der zweiten Schicht 3212 auf die Neuronen 3202 in mehreren anderen Schichten auffächern, einschließlich der Neuronen 3202 in der (gleichen) zweiten Schicht 3212. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die zweite Schicht 3212 als „wiederkehrende Schicht“ bezeichnet werden. Der neuromorphe Prozessor 3200 kann, ohne Einschränkung, jede beliebige geeignete Kombination von wiederkehrenden Schichten und Feed-Forward-Schichten umfassen, einschließlich, ohne Einschränkung, sowohl spärlich verbundene Feed-Forward-Schichten als auch vollständig verbundene Feed-Forward-Schichten.In at least one embodiment, neurons 3202 may be organized into one or more layers. Each instance of a neuron 3202 can have a neuron output 3206 that can fan out to one or more neuron inputs 3204 via one or more synapses 3208 . In at least one embodiment, neuron outputs 3206 of neurons 3202 in a first layer 3210 may be connected to neuron inputs 3204 of neurons 3202 in a second layer 3212. In at least one embodiment, layer 3210 may be referred to as a "feed-forward layer." In at least one embodiment, each instance of neuron 3202 in an instance of first layer 3210 may fan out to each instance of neuron 3202 in second layer 3212 . In at least one embodiment, the first layer 3210 may be referred to as a fully connected feed-forward layer. In at least one embodiment, each instance of a neuron 3202 in a second layer 3212 instance may fan out to fewer than all of the neuron 3202 instances in a third layer 3214 . In at least one embodiment, the second layer 3212 may be referred to as a "sparsely connected feed-forward layer." In at least one embodiment, neurons 3202 in second layer 3212 may fan out to neurons 3202 in multiple other layers, including neurons 3202 in the (same) second layer 3212. In at least one embodiment, second layer 3212 may be referred to as a "recurring layer." “ be designated. Neuromorphic processor 3200 may include, without limitation, any suitable combination of recurring layers and feed-forward layers, including without limitation both sparsely connected feed-forward layers and fully connected feed-forward layers.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der neuromorphe Prozessor 3200 ohne Einschränkung eine rekonfigurierbare Verbindungsarchitektur oder dedizierte festverdrahtete Verbindungen zur Verbindung der Synapse 3208 mit den Neuronen 3202 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der neuromorphe Prozessor 3200 ohne Einschränkung eine Schaltungsanordnung oder Logik umfassen, die es ermöglicht, Synapsen je nach Bedarf verschiedenen Neuronen 3202 zuzuordnen, basierend auf der Topologie des neuronalen Netzes und dem Neuronen-Fan-in/out. Zum Beispiel können in mindestens einem Ausführungsbeispiel die Synapsen 3208 mit den Neuronen 3202 verbunden werden, indem eine Interconnect-Fabric, wie z.B. Netzwerk-on-Chip, oder mit dedizierten Verbindungen verwendet wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Synapsenverbindungen und deren Komponenten durch Schaltungsanordnung oder Logik implementiert werden.In at least one embodiment, neuromorphic processor 3200 may include, without limitation, a reconfigurable connection architecture or dedicated hard-wired connections for connecting synapse 3208 to neurons 3202. In at least one embodiment, neuromorphic processor 3200 may include, without limitation, circuitry or logic that allows synapses to be mapped to different neurons 3202 as needed based on neural network topology and neuron fan-in/out. For example, in at least one embodiment, synapses 3208 may be connected to neurons 3202 using an interconnect fabric, such as network-on-chip, or with dedicated connections. In at least one Embodiment synapse connections and their components can be implemented by circuitry or logic.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann mittels der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuerungssystems unter Verwendung einer GPU wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a GPU as described above.

33 ist ein Blockdiagramm eines Verarbeitungssystems, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das System 3300 einen oder mehrere Prozessoren 3302 und einen oder mehrere Grafikprozessoren 3308 und kann ein Einzelprozessor-Desktop-System, ein Multiprozessor-Workstation-System oder ein Server-System mit einer großen Anzahl von Prozessoren 3302 oder Prozessorkernen 3307 sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist System 3300 eine Verarbeitungsplattform, die in einer integrierten System-on-a-Chip (SoC)-Schaltung zur Verwendung in mobilen, tragbaren oder eingebetteten Geräten integriert ist. 33 12 is a block diagram of a processing system, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, the system 3300 includes one or more processors 3302 and one or more graphics processors 3308 and may be a uniprocessor desktop system, a multiprocessor workstation system, or a server system having a large number of processors 3302 or processor cores 3307 . In at least one embodiment, system 3300 is a processing platform integrated into a system-on-a-chip (SoC) integrated circuit for use in mobile, portable, or embedded devices.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das System 3300 eine Spielkonsole, einschließlich einer Spiel- und Medienkonsole, eine mobile Spielkonsole, eine Handheld-Spielkonsole oder eine Online-Spielkonsole, umfassen oder in eine serverbasierte Spielplattform integriert sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das System 3300 ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Tablet-Rechengerät oder ein mobiles Internet-Gerät. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Verarbeitungssystem 3300 auch ein tragbares Gerät umfassen, mit einem solchen gekoppelt sein oder in ein solches Gerät integriert sein, wie z.B. ein tragbares Smart Watch-Gerät, ein Smart Eyewear-Gerät, ein Augmented Reality-Gerät oder ein Virtual Reality-Gerät. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das Verarbeitungssystem 3300 ein Fernseh- oder Set-Top-Box-Gerät mit einem oder mehreren Prozessoren 3302 und einer grafischen Schnittstelle, die von einem oder mehreren Grafikprozessoren 3308 erzeugt wird.In at least one embodiment, system 3300 may comprise a gaming console, including a gaming and media console, a mobile gaming console, a handheld gaming console, or an online gaming console, or may be integrated with a server-based gaming platform. In at least one embodiment, the system 3300 is a cell phone, a smart phone, a tablet computing device, or a mobile internet device. In at least one embodiment, the processing system 3300 may also include, be coupled to, or integrated with a wearable device, such as a wearable smart watch device, a smart eyewear device, an augmented reality device, or a virtual one reality device. In at least one embodiment, processing system 3300 is a television or set-top box device having one or more processors 3302 and a graphical interface generated by one or more graphics processors 3308 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen ein oder mehrere Prozessoren 3302 jeweils einen oder mehrere Prozessorkerne 3307 zur Verarbeitung von Befehlen, die, wenn sie ausgeführt werden, Operationen für System- und Anwendersoftware ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist jeder von einem oder mehreren Prozessorkernen 3307 so konfiguriert, dass er einen bestimmten Satz von Befehlen 3309 verarbeitet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Befehlssatz 3309 ein Rechnen mit komplexem Befehlssatz (Complex Instruction Set Computing, CISC), ein Rechnen mit reduziertem Befehlssatz (Reduced Instruction Set Computing, RISC) oder ein Rechnen mittels eines sehr langen Befehlsworts (Very Long Instruction Word, VLIW) ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Prozessorkerne 3307 jeweils einen anderen Befehlssatz 3309 verarbeiten, der Befehle umfassen kann, um die Emulation anderer Sätze von Befehlen zu erleichtern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessorkern 3307 auch andere Verarbeitungsgeräte, wie z.B. einen Digitalen Signalprozessor (DSP), umfassen.In at least one embodiment, one or more processors 3302 each include one or more processor cores 3307 for processing instructions that, when executed, perform system and application software operations. In at least one embodiment, each of one or more processor cores 3307 is configured to process a particular set of instructions 3309 . In at least one embodiment, instruction set 3309 may include complex instruction set computing (CISC), reduced instruction set computing (RISC), or very long instruction word (VLIW) computing ) enable. In at least one embodiment, processor cores 3307 may each process a different instruction set 3309, which may include instructions to facilitate emulation of other sets of instructions. In at least one embodiment, processor core 3307 may also include other processing devices, such as a digital signal processor (DSP).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Prozessor 3302 einen Cache-Speicher 3304. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Prozessor 3302 über einen einzigen internen Cache oder mehrere interne Cache-Ebenen verfügen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird der Cache-Speicher von verschiedenen Komponenten des Prozessors 3302 gemeinsam genutzt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet der Prozessor 3302 auch einen externen Cache (z.B. einen Level-3-Cache (L3) oder Last Level Cache (LLC)) (nicht gezeigt), die von den Prozessorkernen 3307 unter Verwendung bekannter Cache-Kohärenztechniken gemeinsam genutzt werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Registerdatei 3306 zusätzlich in Prozessor 3302 enthalten, die verschiedene Arten von Registern zur Speicherung verschiedener Datentypen umfassen kann (z.B. Ganzzahlregister, Gleitkommaregister, Statusregister und ein Befehlszeigerregister). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Registerdatei 3306 Allzweckregister oder andere Register umfassen.In at least one embodiment, processor 3302 includes cache memory 3304. In at least one embodiment, processor 3302 may have a single internal cache or multiple internal cache levels. In at least one embodiment, the cache memory is shared between different components of the 3302 processor. In at least one embodiment, the processor 3302 also uses an external cache (e.g., a Level 3 (L3) cache or Last Level Cache (LLC)) (not shown) that is shared between the processor cores 3307 using known cache coherency techniques be able. In at least one embodiment, register file 3306 is additionally included in processor 3302, which may include various types of registers for storing various types of data (e.g., integer registers, floating point registers, status registers, and an instruction pointer register). In at least one embodiment, register file 3306 may include general purpose registers or other registers.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist/sind ein oder mehrere Prozessor(en) 3302 mit einem oder mehreren Schnittstellenbus(en) 3310 gekoppelt, um Kommunikationssignale wie Adresse, Daten oder Steuersignale zwischen Prozessor 3302 und anderen Komponenten im System 3300 zu übertragen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Schnittstellenbus 3310 in einem Ausführungsbeispiel ein Prozessorbus sein, z.B. eine Version eines Direct Media Interface (DMI)-Busses. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle 3310 nicht auf einen DMI-Bus beschränkt und kann einen oder mehrere Peripheral Component Interconnect Busse (z.B. PCI, PCI Express), Speicherbusse oder andere Arten von Schnittstellenbussen enthalten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst/umfassen Prozessor(en) 3302 eine integrierten Speichersteuerung 3316 und einen Plattformsteuerungs-Hub 3330. In mindestens einem Ausführungsbeispiel erleichtert die Speichersteuerung 3316 die Kommunikation zwischen einem Speicherbaustein und anderen Komponenten des Systems 3300, während der Plattformsteuerungs-Hub (PCH) 3330 Verbindungen zu E/A-Bausteinen über einen lokalen E/A-Bus bereitstellt.In at least one embodiment, processor(s) 3302 is/are coupled to interface bus(s) 3310 to transfer communication signals such as address, data, or control signals between processor 3302 and other components in system 3300. In at least one embodiment, interface bus 3310 may be a processor bus, such as a version of a Direct Media Interface (DMI) bus, in one embodiment. In at least one embodiment, interface 3310 is not limited to a DMI bus and may include one or more peripheral component interconnect buses (eg, PCI, PCI Express), memory buses, or other types of interface buses. In at least one embodiment, processor(s) 3302 includes an integrated memory controller 3316 and a platform control hub 3330. In at least In one embodiment, memory controller 3316 facilitates communication between a memory device and other components of system 3300, while platform control hub (PCH) 3330 provides connections to I/O devices via a local I/O bus.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Speichergerät 3320 ein Gerät mit dynamischem Direktzugriffsspeicher (DRAM), ein Gerät mit statischem Direktzugriffsspeicher (SRAM), ein Flash-Speichergerät, ein Phasenwechsel-Speichergerät oder ein anderes Speichergerät mit geeigneter Leistung sein, das als Prozessspeicher dient. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Gerät 3320 als Systemspeicher für System 3300 arbeiten, um Daten 3322 und Befehle 3321 zur Verwendung zu speichern, wenn ein oder mehrere Prozessoren 3302 eine Anwendung oder einen Prozess ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Speichersteuerung 3316 auch mit einem optionalen externen Grafikprozessor 3312 gekoppelt, der mit einem oder mehreren Grafikprozessoren 3308 in Prozessoren 3302 kommunizieren kann, um Grafik- und Medienoperationen auszuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Anzeigegerät 3311 mit den Prozessor(en) 3302 verbunden werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Anzeigegerät 3311 ein oder mehrere interne Anzeigegeräte umfassen, wie z.B. ein mobiles elektronisches Gerät oder einen Laptop oder ein externes Anzeigegerät, das über eine Anzeigeschnittstelle (z.B. DisplayPort usw.) angeschlossen ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Anzeigegerät 3311 ein Head Mounted Display (HMD) umfassen, z.B. ein stereoskopisches Anzeigegerät zur Verwendung in Virtual-Reality-Anwendungen (VR) oder Augmented-Reality-Anwendungen (AR).In at least one embodiment, storage device 3320 may be a dynamic random access memory (DRAM) device, a static random access memory (SRAM) device, a flash memory device, a phase change memory device, or another suitably performing memory device that serves as process memory. In at least one embodiment, device 3320 may operate as system memory for system 3300 to store data 3322 and instructions 3321 for use when one or more processors 3302 execute an application or process. In at least one embodiment, memory controller 3316 is also coupled to an optional external graphics processor 3312 that can communicate with one or more graphics processors 3308 in processors 3302 to perform graphics and media operations. In at least one embodiment, a display device 3311 may be coupled to the processor(s) 3302. In at least one embodiment, display device 3311 may include one or more internal display devices, such as a mobile electronic device or laptop, or an external display device connected via a display interface (e.g., DisplayPort, etc.). In at least one embodiment, the display device 3311 may comprise a head mounted display (HMD), e.g., a stereoscopic display device for use in virtual reality (VR) or augmented reality (AR) applications.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ermöglicht der Plattformsteuerungs-Hub 3330 die Verbindung von Peripheriegeräten mit der Speichersteuerung 3320 und dem Prozessor 3302 über einen Hochgeschwindigkeits-E/A-Bus. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen die E/A-Peripheriegeräte unter anderem eine Audiosteuerung 3346, eine Netzwerksteuerung 3334, eine Firmware-Schnittstelle 3328, einen drahtlosen Transceiver (d.h. Sender/Empfänger) 3326, Berührungssensoren 3325, ein Gerät zur Datenspeicherung 3324 (z.B. Festplatte, Flash-Speicher usw.). In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Datenspeichergerät 3324 über eine Speicherschnittstelle (z.B. SATA) oder über einen Peripheriebus, wie z.B. einen Peripheral Component Interconnect Bus (z.B. PCI, PCI Express), angeschlossen werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Berührungssensoren 3325 Touchscreen-Sensoren, Drucksensoren oder Fingerabdrucksensoren umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der drahtlose Transceiver 3326 ein Wi-Fi-Transceiver, ein Bluetooth-Transceiver oder ein Transceiver für mobile Netzwerke wie ein 3G-, 4G- oder Long Term Evolution (LTE)-Transceiver sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ermöglicht die Firmware-Schnittstelle 3328 die Kommunikation mit der System-Firmware und kann z.B. eine Unified Extensible Firmware-Schnittstelle (UEFI) sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Steuerung 3334 eine Netzwerkverbindung zu einem drahtgebundenen Netzwerk ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist eine Hochleistungs-Netzwerksteuerung (nicht abgebildet) mit dem Schnittstellenbus 3310 gekoppelt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Steuerung 3346 eine mehrkanalige High-Definition-Audiosteuerung. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das System 3300 eine optionale ältere E/A-Steuerung 3340 zum Koppeln älterer Geräte (z.B. Personal System 2 (PS/2)) an das System. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Plattformsteuerungs-Hub 3330 auch mit einem oder mehreren USB-Steuerungen (USB = Universal Serial Bus) 3342 verbunden werden, um Eingabegeräte wie Tastatur und Maus 3343-Kombinationen, eine Kamera 3344 oder andere USB-Eingabegeräte anzuschließen. In at least one embodiment, platform control hub 3330 enables peripheral devices to be connected to memory controller 3320 and processor 3302 via a high-speed I/O bus. In at least one embodiment, the I/O peripherals include, but are not limited to, an audio controller 3346, a network controller 3334, a firmware interface 3328, a wireless transceiver (i.e., transmitter/receiver) 3326, touch sensors 3325, a data storage device 3324 (e.g., hard drive, flash memory, etc.). In at least one embodiment, data storage device 3324 may be connected via a storage interface (e.g., SATA) or via a peripheral bus, such as a peripheral component interconnect bus (e.g., PCI, PCI Express). In at least one embodiment, touch sensors 3325 may include touch screen sensors, pressure sensors, or fingerprint sensors. In at least one embodiment, the wireless transceiver 3326 may be a Wi-Fi transceiver, a Bluetooth transceiver, or a mobile network transceiver such as a 3G, 4G, or Long Term Evolution (LTE) transceiver. In at least one embodiment, firmware interface 3328 enables communication with system firmware and may be, for example, a Unified Extensible Firmware Interface (UEFI). In at least one embodiment, controller 3334 may enable network connection to a wired network. In at least one embodiment, a high performance network controller (not shown) is coupled to interface bus 3310. In at least one embodiment, controller 3346 is a multi-channel high definition audio controller. In at least one embodiment, the system 3300 includes an optional legacy I/O controller 3340 for coupling legacy devices (e.g., Personal System 2 (PS/2)) to the system. In at least one embodiment, the platform controller hub 3330 can also be connected to one or more Universal Serial Bus (USB) controllers 3342 to connect input devices such as a keyboard and mouse 3343 combo, a camera 3344, or other USB input devices.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Instanz der Speichersteuerung 3316 und des Plattformsteuerungs-Hubs 3330 in einen diskreten externen Grafikprozessor, wie z.B. den externen Grafikprozessor 3312, integriert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können der Plattformsteuerungs-Hub 3330 und/oder die Speichersteuerung 3316 extern zu einem oder mehreren Prozessor(en) 3302 sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann System 3300 beispielsweise eine externe Speichersteuerung 3316 und einen Plattformsteuerungs-Hub 3330 umfassen, der als Speichersteuerungs-Hub und Peripheriesteuerungs-Hub innerhalb eines System-Chipsatzes konfiguriert sein kann, der mit Prozessor(en) 3302 in Kommunikation steht.In at least one embodiment, an instance of memory controller 3316 and platform control hub 3330 may be integrated into a discrete external graphics processor, such as external graphics processor 3312. In at least one embodiment, platform control hub 3330 and/or memory controller 3316 may be external to processor(s) 3302 . For example, in at least one embodiment, system 3300 may include an external memory controller 3316 and a platform control hub 3330, which may be configured as a memory controller hub and peripheral controller hub within a system chipset that is in communication with processor(s) 3302.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Teile oder die gesamte Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in den Grafikprozessor 3300 integriert sein. Beispielsweise können in mindestens einem Ausführungsbeispiel die hier beschriebenen Trainings- und/oder Inferenzierungstechniken eine oder mehrere ALUs verwenden, die in der 3D-Pipeline 3312 enthalten sind. Darüber hinaus können in mindestens einem Ausführungsbeispiel die hier beschriebenen Inferenzierungs- und/oder Training-Operationen mit einer anderen Logik als der in 14A oder 15B dargestellten Logik durchgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Gewichtsparameter in einem On-Chip- oder Off-Chip-Speicher und/oder Registern (gezeigt oder nicht gezeigt) gespeichert werden, die ALUs des Grafikprozessors 3300 so konfigurieren, dass sie einen oder mehrere hier beschriebene Algorithmen für maschinelles Lernen, neuronale Netzwerkarchitekturen, Anwendungsfälle oder Trainingstechniken ausführen können.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, some or all of the inference and/or training logic 1415 may be integrated into the graphics processor 3300 . For example, in at least one embodiment, the training and/or inference techniques described herein may use one or more ALUs included in 3D pipeline 3312 . In addition, in at least one embodiment the inferencing and/or training operations described here with a different logic than that in 14A or 15B logic shown are performed. In at least one embodiment, weight parameters may be stored in on-chip or off-chip memory and/or registers (shown or not) that configure ALUs of graphics processor 3300 to implement one or more machine learning algorithms described herein , neural network architectures, use cases or training techniques.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann mittels der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuerungssystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a processor as described above.

34 ist ein Blockdiagramm eines Prozessors 3400 mit einem oder mehreren Prozessorkernen 3402A-3402N, einer integrierten Speichersteuerung 3414 und einem integrierten Grafikprozessor 3408, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 3400 zusätzliche Kerne umfassen, bis hin zu und einschließlich des zusätzlichen Kerns 3402N, der durch gestrichelte Kästen dargestellt ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder der Prozessorkerne 3402A-3402N eine oder mehrere interne Cache-Einheiten 3404A-3404N. In mindestens einem Ausführungsbeispiel hat jeder Prozessorkern auch Zugriff auf eine oder mehrere gemeinsam genutzte Cache-Einheiten 3406. 34 10 is a block diagram of a processor 3400 having one or more processor cores 3402A-3402N, an integrated memory controller 3414, and an integrated graphics processor 3408, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, processor 3400 may include additional cores, up to and including additional core 3402N, represented by dashed boxes. In at least one embodiment, each of the processor cores 3402A-3402N includes one or more internal cache units 3404A-3404N. In at least one embodiment, each processor core also has access to one or more shared cache units 3406.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel repräsentieren die internen Cache-Einheiten 3404A-3404N und die gemeinsam genutzten Speicher 3406 eine Cache-Speicherhierarchie innerhalb des Prozessors 3400. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Cache-Speichereinheiten 3404A-3404N mindestens eine Ebene von Befehls- und Daten-Cache innerhalb jedes Prozessorkerns und eine oder mehrere Ebenen von gemeinsam genutztem Mid-Level-Cache umfassen, wie z. B. Level-2 (L2), Level-3 (L3), Level-4 (L4) oder andere Cache-Ebenen, wobei die höchste Cache-Ebene vor dem externen Speicher als LLC klassifiziert ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel hält die Cache-Kohärenzlogik die Kohärenz zwischen verschiedenen Cache-Einheiten 3406 und 3404A-3404N aufrecht.In at least one embodiment, internal cache units 3404A-3404N and shared memory 3406 represent a cache memory hierarchy within processor 3400. In at least one embodiment, cache memory units 3404A-3404N may include at least one level of instruction and data cache within each processor core and include one or more levels of shared mid-level cache, such as B. Level-2 (L2), Level-3 (L3), Level-4 (L4) or other cache levels, where the highest cache level in front of the external memory is classified as LLC. In at least one embodiment, the cache coherency logic maintains coherency between different cache units 3406 and 3404A-3404N.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 3400 auch einen Satz von einer oder mehreren Bussteuerungseinheiten 3416 und einen Systemdienst-Kern 3410 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwalten eine oder mehrere Bussteuerungseinheiten 3416 einen Satz von Peripheriebussen, wie einen oder mehrere PCI- oder PCI-Express-Busse. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Systemdienst-Kern 3410 für die Funktionalität der Verwaltung verschiedener Prozessorkomponenten bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Systemdienst-Kern 3410 eine oder mehrere integrierte Speichersteuerungen 3414 zur Verwaltung des Zugriffs auf verschiedene externe Speichergeräte (nicht dargestellt).In at least one embodiment, processor 3400 may also include a set of one or more bus control units 3416 and a system service core 3410 . In at least one embodiment, one or more bus control units 3416 manage a set of peripheral buses, such as one or more PCI or PCI Express buses. In at least one embodiment, the system service core 3410 is provided for the functionality of managing various processor components. In at least one embodiment, the system service core 3410 includes one or more integrated storage controllers 3414 for managing access to various external storage devices (not shown).

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen einer oder mehrere der Prozessorkerne 3402A-3402N Unterstützung für simultanes Multithreading. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Kern des Systemdienstes 3410 Komponenten zum Koordinieren und Betreiben der Kerne 3402A-3402N während der Multi-Thread-Verarbeitung. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Systemdienst-Kern 3410 zusätzlich eine Leistungssteuerungseinheit (PCU) umfassen, die Logik und Komponenten zur Regelung eines oder mehrerer Leistungszustände der Prozessorkerne 3402A-3402N und des Grafikprozessors 3408 enthält.In at least one embodiment, one or more of the processor cores 3402A-3402N include support for simultaneous multithreading. In at least one embodiment, the system service core 3410 includes components for coordinating and operating the cores 3402A-3402N during multi-threaded processing. In at least one embodiment, system service core 3410 may additionally include a power control unit (PCU) that includes logic and components for controlling one or more power states of processor cores 3402A-3402N and graphics processor 3408.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Prozessor 3400 zusätzlich den Grafikprozessor 3408 zur Ausführung von Grafikverarbeitungsoperationen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Grafikprozessor 3408 mit gemeinsam genutzten Cache-Einheiten 3406 und dem Systemdienst-Kern 3410 gekoppelt, der eine oder mehrere integrierte Speichersteuerungen 3414 umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Systemdienst-Kern 3410 auch eine Anzeigensteuerung 3411 zur Ansteuerung der Ausgabe des Grafikprozessors an eine oder mehrere gekoppelte Anzeigen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Anzeigensteuerung 3411 auch ein separates Modul sein, das über mindestens eine Verbindung mit dem Grafikprozessor 3408 gekoppelt ist, oder sie kann in den Grafikprozessor 3408 integriert sein.In at least one embodiment, processor 3400 additionally includes graphics processor 3408 for performing graphics processing operations. In at least one embodiment, graphics processor 3408 is coupled to shared cache units 3406 and system service core 3410, which includes one or more integrated memory controllers 3414. In at least one embodiment, the system service core 3410 also includes a display controller 3411 for driving the output of the graphics processor to one or more coupled displays. In at least one embodiment, display controller 3411 may also be a separate module that is coupled to graphics processor 3408 via at least one connection, or may be integrated with graphics processor 3408.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird eine ringbasierte Verbindungseinheit 3412 verwendet, um interne Komponenten des Prozessors 3400 zu koppeln. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine alternative Verbindungseinheit verwendet werden, wie z. B. eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung, eine Switch-Verbindung oder andere Techniken. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Grafikprozessor 3408 mit der Ringverbindung 3412 über eine E/A-Verbindung 3413 gekoppelt.In at least one embodiment, a ring-based connection unit 3412 is used to couple internal processor 3400 components. In at least one embodiment, an alternative connection unit can be used, such as e.g. B. a point-to-point connection, a Switch connection or other techniques. In at least one embodiment, graphics processor 3408 is coupled to ring interconnect 3412 via an I/O interconnect 3413 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel repräsentiert die E/A-Verbindung 3413 mindestens eine von mehreren Arten von E/A-Verbindungen, einschließlich einer E/A-Verbindung in dem Gehäuse (Package), die die Kommunikation zwischen verschiedenen Prozessorkomponenten und einem eingebetteten Hochleistungsspeichermodul 3418, wie z. B. einem eDRAM-Modul, ermöglicht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwenden jeder der Prozessorkerne 3402A-3402N und der Grafikprozessor 3408 eingebettete Speichermodule 3418 als gemeinsam genutzten Last-Level-Cache.In at least one embodiment, I/O connection 3413 represents at least one of several types of I/O connections, including an in-package I/O connection that enables communication between various processor components and a high-performance embedded memory module 3418, such as B. an eDRAM module allows. In at least one embodiment, each of processor cores 3402A-3402N and graphics processor 3408 uses embedded memory modules 3418 as a shared last-level cache.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Prozessorkerne 3402A-3402N homogene Kerne, die eine gemeinsame Befehlssatzarchitektur ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Prozessorkerne 3402A-3402N heterogen in Bezug auf die Befehlssatzarchitektur (ISA), wobei ein oder mehrere Prozessorkerne 3402A-3402N einen gemeinsamen Befehlssatz ausführen, während ein oder mehrere andere Kerne der Prozessorkerne 3402A-34-02N einen Teilsatz eines gemeinsamen Befehlssatzes oder einen anderen Befehlssatz ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Prozessorkerne 3402A-3402N in Bezug auf die Mikroarchitektur heterogen, wobei ein oder mehrere Kerne mit einer relativ höheren Leistungsaufnahme mit einem oder mehreren Leistungskernen mit einer geringeren Leistungsaufnahme gekoppelt sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 3400 auf einem oder mehreren Chips oder als integrierte SoC-Schaltung implementiert sein.In at least one embodiment, processor cores 3402A-3402N are homogeneous cores that execute a common instruction set architecture. In at least one embodiment, processor cores 3402A-3402N are instruction set architecture (ISA) heterogeneous, with one or more processor cores 3402A-3402N executing a common instruction set, while one or more other cores of processor cores 3402A-34-02N execute a subset of a common Execute instruction set or another instruction set. In at least one embodiment, processor cores 3402A-3402N are heterogeneous in terms of microarchitecture, with one or more relatively higher power consumption cores coupled with one or more lower power consumption performance cores. In at least one embodiment, the processor 3400 may be implemented on one or more chips or as a SoC integrated circuit.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenzierungs- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Teile oder die Gesamtheit der Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in den Grafikprozessor 3410 integriert sein. Beispielsweise können in mindestens einem Ausführungsbeispiel die hier beschriebenen Techniken zum Trainieren und/oder Inferenzieren eine oder mehrere der ALUs verwenden, die in der 3D-Pipeline 3312, dem/den Grafikkern(en) 3415A, der gemeinsam genutzten Funktionslogik 3416, dem/den Grafikkern(en) 3415B, der gemeinsam genutzten Funktionslogik 3420 oder einer anderen Logik in 34 enthalten sind. Darüber hinaus können in mindestens einem Ausführungsbeispiel die hier beschriebenen Inferenzierungs- und/oder Trainingsoperationen mit einer anderen als der in 14A oder 14B gezeigten Logik durchgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Gewichtungsparameter in einem On-Chip- oder Off-Chip-Speicher und/oder Registern (dargestellt oder nicht dargestellt) gespeichert sein, die ALUs des Grafikprozessors 3410 konfigurieren, um einen oder mehrere hierin beschriebene maschinelle Lernalgorithmen, Architekturen, Anwendungsfälle oder Trainingstechniken neuronaler Netze durchzuführen.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, some or all of the inference and/or training logic 1415 may be integrated into the graphics processor 3410 . For example, in at least one embodiment, the techniques described herein for training and/or inferring may use one or more of the ALUs included in the 3D pipeline 3312, the graphics core(s) 3415A, the shared functional logic 3416, the graphics core(s). (en) 3415B, the shared function logic 3420 or other logic in 34 are included. In addition, in at least one embodiment, the inferencing and/or training operations described herein may be performed using a method other than that described in 14A or 14B shown logic are carried out. In at least one embodiment, weighting parameters may be stored in on-chip or off-chip memory and/or registers (shown or not shown) that configure ALUs of graphics processor 3410 to implement one or more machine learning algorithms, architectures, use cases or to carry out training techniques of neural networks.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann mittels der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuerungssystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a processor as described above.

35 ist ein Blockdiagramm eines Grafikprozessors 3500, bei dem es sich um eine diskrete Grafikverarbeitungseinheit handeln kann, oder um einen Grafikprozessor, der in einer Vielzahl von Verarbeitungskernen integriert ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kommuniziert der Grafikprozessor 3500 über eine dem Speicher zugeordnete E/A-Schnittstelle mit Registern des Grafikprozessors 3500 und mit Befehlen, die in den Speicher eingegeben werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Graphikprozessor 3500 eine Speicherschnittstelle 3514 für den Speicherzugriff. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Speicherschnittstelle 3514 eine Schnittstelle zum lokalen Speicher, zu einem oder mehreren internen Cache-Speichern, zu einem oder mehreren gemeinsam genutzten externen Cache-Speichern und/oder zum Systemspeicher. 35 Figure 12 is a block diagram of a 3500 graphics processor, which may be a discrete graphics processing unit or a graphics processor integrated into multiple processing cores. In at least one embodiment, graphics processor 3500 communicates with registers of graphics processor 3500 and with instructions input to memory via a memory-mapped I/O interface. In at least one embodiment, graphics processor 3500 includes a memory interface 3514 for memory access. In at least one embodiment, memory interface 3514 is an interface to local memory, to one or more internal caches, to one or more shared external caches, and/or to system memory.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikprozessor 3500 auch eine Anzeigensteuerung 3502 zur Steuerung der Ausgabe von Anzeigedaten an ein Anzeigegerät 3520. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Anzeigensteuerung 3502 Hardware für eine oder mehrere Überlagerungsebenen für das Gerät 3520 und eine Zusammensetzung aus mehreren Schichten von Video- oder Benutzerschnittstellenelementen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Anzeigegerät 3520 ein internes oder externes Anzeigegerät sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das Anzeigegerät 3520 ein kopfmontiertes Anzeigegerät, wie z.B. ein VR-Anzeigegerät (Virtual Reality) oder ein AR-Anzeigegerät (Augmented Reality). In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikprozessor 3500 eine Video-Codec-Engine 3506 zum Kodieren, Dekodieren oder Transkodieren von Medien in, aus oder zwischen einem oder mehreren Medienkodierungsformaten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf MPEG-Formate (Moving Picture Experts Group) wie MPEG-2, AVC-Formate (Advanced Video Coding) wie H.264 /MPEG-4 AVC, sowie die Society of Motion Picture & Television Engineers (SMPTE) 421M/VC-1 und die Joint Photographic Experts Group (JPEG) Formate wie JPEG und Motion JPEG (MJPEG) Formate.In at least one embodiment, graphics processor 3500 also includes a display controller 3502 for controlling the output of display data to a display device 3520. In at least one embodiment, display controller 3502 includes hardware for one or more overlay layers for device 3520 and a composite of multiple layers of video or user interface elements. In at least one embodiment, display device 3520 may be an internal or external display device. In at least one embodiment, display device 3520 is a head-mounted display device, such as a virtual reality (VR) display device or an augmented reality (AR) display device. In at least one embodiment, the graphics processor comprises 3500 a video codec engine 3506 for encoding, decoding, or transcoding media to, from, or between one or more media encoding formats, including but not limited to MPEG (Moving Picture Experts Group) formats such as MPEG-2, AVC (Advanced Video Coding) such as H.264 /MPEG-4 AVC, as well as the Society of Motion Picture & Television Engineers (SMPTE) 421M/VC-1 and the Joint Photographic Experts Group (JPEG) formats such as JPEG and Motion JPEG (MJPEG) formats.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikprozessor 3500 eine Engine 3504 für die Blockbildübertragung (engl. Block Image Transfer, BLIT), um zweidimensionale (2D) Rasterisierungsoperationen durchzuführen, einschließlich z.B. Bit-Boundary-Blocktransfers. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die 2D-Grafikoperationen jedoch unter Verwendung einer oder mehrerer Komponenten der Grafikverarbeitungsengine (engl. Graphics Processing Engine, GPE) 3510 ausgeführt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die GPE 3510 eine Rechenengine zur Durchführung von Grafikoperationen, einschließlich dreidimensionaler (3D) Grafikoperationen und Medienoperationen.In at least one embodiment, graphics processor 3500 includes a block image transfer (BLIT) engine 3504 to perform two-dimensional (2D) rasterization operations including, for example, bit boundary block transfers. However, in at least one embodiment, the 2D graphics operations are performed using one or more graphics processing engine (GPE) 3510 components. In at least one embodiment, GPE 3510 is a computational engine for performing graphics operations, including three-dimensional (3D) graphics operations and media operations.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die GPE 3510 eine 3D-Pipeline 3512 zur Durchführung von 3D-Operationen, wie z.B. das Rendern dreidimensionaler Bilder und Szenen mit Verarbeitungsfunktionen, die mit 3D-Primitivformen (z.B. Rechteck, Dreieck usw.) arbeiten. Die 3D-Pipeline 3512 umfasst programmierbare und feste Funktionselemente, die verschiedene Aufgaben ausführen und/oder Ausführungs-Threads auf einem 3D/Medien-Subsystem 3515 erzeugen. Während die 3D-Pipeline 3512 für die Durchführung von Medienoperationen in mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet werden kann, umfasst die GPE 3510 auch eine Medienpipeline 3516, die für die Durchführung von Medienoperationen, wie z. B. Video-Nachbearbeitung und Bildverbesserung, verwendet wird.In at least one embodiment, the GPE 3510 includes a 3D pipeline 3512 for performing 3D operations, such as rendering three-dimensional images and scenes with processing functions that operate on 3D primitive shapes (e.g., rectangle, triangle, etc.). The 3D pipeline 3512 includes programmable and fixed functional elements that perform various tasks and/or spawn threads of execution on a 3D/media subsystem 3515 . While 3D pipeline 3512 may be used to perform media operations in at least one embodiment, GPE 3510 also includes a media pipeline 3516 that may be used to perform media operations such as B. video post-processing and image enhancement is used.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Medienengine 3516 feste Funktionseinheiten oder programmierbare logische Einheiten zur Durchführung einer oder mehrerer spezialisierter Medienoperationen, wie z.B. Beschleunigung der Videodekodierung, Video-De-Interlacing und Beschleunigung der Videokodierung anstelle oder für die Videocodec-Engine 3506. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Medien-Pipeline 3516 zusätzlich eine Thread-Erzeugungs-Einheit zum Erzeugen von Threads für die Ausführung auf dem 3D/Media-Subsystem 3515. In mindestens einem Ausführungsbeispiel führen die erzeugten Threads Berechnungen für Medienoperationen auf einer oder mehreren Grafikausführungseinheiten durch, die im 3D/Media-Subsystem 3515 enthalten sind.In at least one embodiment, media engine 3516 includes fixed functional units or programmable logic units for performing one or more specialized media operations, such as video decoding acceleration, video de-interlacing, and video encoding acceleration instead of or for video codec engine 3506. In at least one embodiment Additionally, the media pipeline 3516 includes a thread creation unit for creating threads for execution on the 3D/media subsystem 3515. In at least one embodiment, the threads created perform computations for media operations on one or more graphics execution units running in the 3D /Media subsystem 3515 are included.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das 3D/Medien-Subsystem 3515 Logik zur Ausführung von Threads, die von der 3D-Pipeline 3512 und der Medien-Pipeline 3516 erzeugt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel senden die 3D-Pipeline 3512 und die Medienpipeline 3516 Thread-Ausführungsanforderungen an das 3D/Media-Subsystem 3515, das Thread-Verteilungs-Logik zur Arbitrierung und zum Verteilen verschiedener Anforderungen an verfügbare Thread-Ausführungsressourcen umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen die Ausführungsressourcen ein Array von Grafikausführungseinheiten zur Verarbeitung von 3D- und Medien-Threads. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das 3D/Media-Subsystem 3515 einen oder mehrere interne Caches für Thread-Befehle und Daten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das Subsystem 3515 auch gemeinsam genutzten Speicher, einschließlich Registern und adressierbarem Speicher, um Daten zwischen Threads gemeinsam zu nutzen und Ausgabedaten zu speichern.In at least one embodiment, 3D/media subsystem 3515 includes logic for executing threads spawned by 3D pipeline 3512 and media pipeline 3516 . In at least one embodiment, 3D pipeline 3512 and media pipeline 3516 send thread execution requests to 3D/media subsystem 3515, which includes thread dispatch logic for arbitrating and dispatching various requests to available thread execution resources. In at least one embodiment, the execution resources include an array of graphics execution units for processing 3D and media threads. In at least one embodiment, 3D/Media subsystem 3515 includes one or more internal caches for thread instructions and data. In at least one embodiment, subsystem 3515 also includes shared memory, including registers and addressable memory, to share data between threads and to store output data.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Teile oder die gesamte Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in den Grafikprozessor 3500 integriert werden. Beispielsweise können in mindestens einem Ausführungsbeispiel die hier beschriebenen Trainings- und/oder Inferenzierungstechniken eine oder mehrere ALUs verwenden, die in der 3D-Pipeline 3512 enthalten sind. Darüber hinaus können in mindestens einem Ausführungsbeispiel die hier beschriebenen Inferenzierungs- und/oder Training-Operationen mit einer anderen Logik als der in 14A oder 15B dargestellten Logik durchgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Gewichtsparameter in On-Chip- oder Off-Chip-Speicher und/oder Registern (gezeigt oder nicht gezeigt) gespeichert werden, die ALUs des Grafikprozessors 3500 so konfigurieren, dass sie einen oder mehrere hier beschriebene Algorithmen für maschinelles Lernen, Netzwerkarchitekturen, Anwendungsfälle oder Trainingstechniken für neuronale Netze ausführen können.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, some or all of the inference and/or training logic 1415 may be integrated into the graphics processor 3500. For example, in at least one embodiment, the training and/or inference techniques described herein may use one or more ALUs included in the 3D pipeline 3512 . Furthermore, in at least one embodiment, the inferencing and/or training operations described herein may use logic other than that described in 14A or 15B illustrated logic are carried out. In at least one embodiment, weight parameters may be stored in on-chip or off-chip memory and/or registers (shown or not) that configure ALUs of graphics processor 3500 to implement one or more machine learning algorithms described herein, Network architectures, use cases, or neural network training techniques.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann mittels der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuerungssystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the evaluation and generation networks of a robot control system can be implemented using a processor as described above.

36 ist ein Blockdiagramm einer Grafikverarbeitungs-Engine 3610 eines Grafikprozessors, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Grafikverarbeitungs-Engine (GPE) 3610 eine Version der in 35 gezeigten GPE 3510. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Media-Pipeline 3516 optional und kann nicht explizit in GPE 3610 enthalten sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist ein separater Medien- und/oder Bildprozessor an GPE 3610 gekoppelt. 36 16 is a block diagram of a graphics processing engine 3610 of a graphics processor, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, the graphics processing engine (GPE) 3610 is a version of the 35 GPE 3510 shown. In at least one embodiment, media pipeline 3516 is optional and may not be included in GPE 3610 explicitly. In at least one embodiment, a separate media and/or image processor is coupled to GPE 3610.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die GPE 3610 mit einem Befehls-Streamer 3603 gekoppelt oder umfasst diesen, der einen Befehlsstrom für die 3D-Pipeline 3512 und/oder die Medienpipelines 3516 bereitstellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Befehls-Streamer 3603 mit einem Speicher gekoppelt, bei dem es sich um den Systemspeicher oder um einen oder mehrere interne Cache-Speicher und gemeinsam genutzte Cache-Speicher handeln kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel empfängt der Befehls-Streamer 3603 Befehle vom Speicher und sendet Befehle an die 3D-Pipeline 3512 und/oder die Medienpipeline 3516. In mindestens einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Befehlen um Befehle, Primitive oder Mikrooperationen, die aus einem Ringpuffer geholt werden, in dem Befehle für die 3D-Pipeline 3512 und die Medienpipeline 3516 gespeichert sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein Ringpuffer zusätzlich Stapel-Befehlspuffer umfassen, in denen Stapel mehrerer Befehle gespeichert sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Befehle für die 3D-Pipeline 3512 auch Verweise auf im Speicher gespeicherte Daten umfassen, wie z.B., aber nicht ausschließlich, Vertex- und Geometriedaten für die 3D-Pipeline 3512 und/oder Bilddaten und Speicherobjekte für die Medienpipeline 3516. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verarbeiten die 3D-Pipeline 3512 und die Medienpipeline 3516 Befehle und Daten, indem sie Operationen ausführen oder einen oder mehrere Ausführungsthreads an ein Grafikkern-Array 3614 senden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst Grafikkern-Array 3614 einen oder mehrere Blöcke von Grafikkernen (z. B. Grafikkern(e) 3615A, Grafikkern(e) 3615B), wobei jeder Block einen oder mehrere Grafikkerne umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder Graphikkern einen Satz von Graphik-Ausführungsressourcen, der eine allgemeine und graphikspezifische Ausführungslogik zur Durchführung von Graphik- und Rechenoperationen sowie eine Texturverarbeitung mit fester Funktionalität und/oder maschinelles Lernen und eine Beschleunigungslogik mit künstlicher Intelligenz umfasst, einschließlich Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in 14A und 14B.In at least one embodiment, the GPE 3610 is coupled to or includes an instruction streamer 3603 that provides an instruction stream for the 3D pipeline 3512 and/or the media pipelines 3516 . In at least one embodiment, instruction streamer 3603 is coupled to memory, which may be system memory or one or more internal caches and shared caches. In at least one embodiment, instruction streamer 3603 receives instructions from memory and sends instructions to 3D pipeline 3512 and/or media pipeline 3516. In at least one embodiment, the instructions are instructions, primitives, or micro-operations that are retrieved from a circular buffer in which instructions for the 3D pipeline 3512 and the media pipeline 3516 are stored. In at least one embodiment, a ring buffer may additionally include batch instruction buffers storing batches of multiple instructions. In at least one embodiment, instructions for 3D pipeline 3512 may also include references to data stored in memory, such as, but not limited to, vertex and geometry data for 3D pipeline 3512 and/or image data and storage objects for media pipeline 3516. In In at least one embodiment, the 3D pipeline 3512 and media pipeline 3516 process commands and data by executing operations or sending one or more threads of execution to a graphics core array 3614 . In at least one embodiment, graphics core array 3614 includes one or more blocks of graphics cores (e.g., graphics core(s) 3615A, graphics core(s) 3615B), where each block includes one or more graphics cores. In at least one embodiment, each graphics core includes a set of graphics execution resources that includes general and graphics-specific execution logic for performing graphics and computational operations, as well as texture processing with fixed functionality and/or machine learning and artificial intelligence acceleration logic, including inference and /or training logic 1415 in 14A and 14B .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die 3D-Pipeline 3512 Logik mit einer festen Funktionalität und programmierbare Logik, um ein oder mehrere Schattierungsprogramme, wie z.B. Vertex-Shader, Geometrie-Shader, Pixel-Shader, Fragment-Shader, Compute-Shader oder andere Schattierungsprogramme, durch die Verarbeitung von Befehle und das Senden von Ausführungsthreads an Grafikkern-Array 3614 zu verarbeiten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel stellt Grafikkern-Array 3614 einen einheitlichen Block von Ausführungsressourcen zur Verwendung bei der Verarbeitung von Schattierungsprogrammen bereit. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die allgemeine Ausführungslogik (z.B. Ausführungseinheiten) innerhalb des/der Grafikkern(s) 3615A-3715B des Grafikkern-Arrays 3614 Unterstützung für verschiedene 3D-API-Schattier-Sprachen und kann mehrere simultane Ausführungsthreads ausführen, die mit mehreren Schattierern assoziiert sind.In at least one embodiment, 3D pipeline 3512 includes logic with fixed functionality and programmable logic to implement one or more shading programs, such as vertex shaders, geometry shaders, pixel shaders, fragment shaders, compute shaders, or other shading programs. by processing commands and sending threads of execution to graphics core array 3614. In at least one embodiment, graphics core array 3614 provides a unified block of execution resources for use in processing shader programs. In at least one embodiment, the general execution logic (e.g., execution units) within the graphics core(s) 3615A-3715B of the graphics core array 3614 includes support for various 3D API shader languages and can execute multiple simultaneous threads of execution associated with multiple shaders are.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das Grafikkern-Array 3614 auch Ausführungslogik zur Ausführung von Medienfunktionen, wie Video- und/oder Bildverarbeitung. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen die Ausführungseinheiten zusätzlich zu den Grafikverarbeitungsoperationen allgemeine Logik, die programmierbar ist, um parallele allgemeine Rechenoperationen durchzuführen.In at least one embodiment, the graphics core array 3614 also includes execution logic to perform media functions such as video and/or image processing. In at least one embodiment, in addition to the graphics processing operations, the execution units include general purpose logic that is programmable to perform parallel general purpose computing operations.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Ausgabedaten, die von Threads erzeugt werden, die auf dem Grafikkern-Array 3614 ausgeführt werden, Daten in den Speicher in einem Unified Return Buffer (URB) 3618 ausgeben. Der URB 3618 kann Daten für mehrere Threads speichern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der URB 3618 zum Senden von Daten zwischen verschiedenen Threads verwendet werden, die auf Grafikkern-Array 3614 ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann URB 3618 zusätzlich zur Synchronisation zwischen Threads auf Grafikkern-Array 3614 und fester Funktionslogik innerhalb der gemeinsamen Funktionslogik 3620 verwendet werden.In at least one embodiment, output data generated by threads executing on the graphics core array 3614 may output data to memory in a unified return buffer (URB) 3618 . The URB 3618 can store data for multiple threads. In at least one embodiment, URB 3618 may be used to send data between different threads executing on graphics core array 3614. In at least one embodiment, URB 3618 may be used in addition to synchronization between threads on graphics core array 3614 and fixed functional logic within shared functional logic 3620.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das Grafikkern-Array 3614 so skalierbar, dass das Grafikkern-Array 3614 eine variable Anzahl von Grafikkernen umfasst, von denen jeder eine variable Anzahl von Ausführungseinheiten basierend auf einem Ziel- und Leistungsniveau von GPE 3610 aufweist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Ausführungsressourcen dynamisch skalierbar, so dass die Ausführungsressourcen je nach Bedarf aktiviert oder deaktiviert werden können.In at least one embodiment, graphics core array 3614 is scalable such that graphics core array 3614 includes a variable number of graphics cores, each having a variable number of execution units based on a target and performance level of GPE 3610. At least In one embodiment, the execution resources are dynamically scalable so that the execution resources can be enabled or disabled as needed.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das Grafikkern-Array 3614 mit der gemeinsam genutzten Funktionslogik 3620 gekoppelt, die mehrere Ressourcen umfasst, die von den Grafikkernen in Grafikkern-Array 3614 gemeinsam genutzt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind gemeinsam genutzte Funktionen, die von der gemeinsam genutzten Funktionslogik 3620 ausgeführt werden, in Hardware-Logik-Einheiten verkörpert, die spezielle Zusatzfunktionen zum Grafikkern-Array 3614 bereitstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die gemeinsam genutzte Funktionslogik 3620 die Logik von Abtaster 3621, Mathematik 3622 und Inter-Thread-Kommunikation (ITC) 3623, ist aber nicht darauf beschränkt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind ein oder mehrere Cache(s) 3625 in der gemeinsam genutzten Funktionslogik 3620 enthalten oder mit dieser gekoppelt.In at least one embodiment, graphics core array 3614 is coupled to shared functional logic 3620 that includes multiple resources shared by the graphics cores in graphics core array 3614 . In at least one embodiment, shared functions performed by shared function logic 3620 are embodied in hardware logic units that provide specific additional functions to graphics core array 3614 . In at least one embodiment, shared functional logic 3620 includes, but is not limited to, sampler 3621, math 3622, and inter-thread communication (ITC) 3623 logic. In at least one embodiment, one or more caches 3625 are included in or coupled to shared functional logic 3620 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird eine gemeinsam genutzte Funktion verwendet, wenn die Nachfrage nach einer spezialisierten Funktion für die Aufnahme in Grafikkern-Array 3614 nicht ausreicht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird eine einzelne Instanziierung einer spezialisierten Funktion in der gemeinsam genutzten Funktionslogik 3620 verwendet und von anderen Ausführungsressourcen innerhalb des Grafikkern-Arrays 3614 gemeinsam genutzt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können spezifische gemeinsam genutzte Funktionen innerhalb der gemeinsam genutzten Funktionslogik 3620, die in großem Umfang von Grafikkern-Array 3614 verwendet werden, in die gemeinsam genutzte Funktionslogik 3616 innerhalb von Grafikkern-Array 3614 aufgenommen werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die gemeinsam genutzte Funktionslogik 3616 innerhalb des Grafikkern-Arrays 3614 einige oder die gesamte Logik innerhalb der gemeinsam genutzten Funktionslogik 3620 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können alle Logikelemente innerhalb der gemeinsam genutzten Funktionslogik 3620 in der gemeinsam genutzten Funktionslogik 3616 des Grafikkern-Arrays 3614 dupliziert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die gemeinsam genutzte Funktionslogik 3620 zugunsten der gemeinsam genutzten Funktionslogik 3616 innerhalb des Grafikkern-Arrays 3614 ausgeschlossen.In at least one embodiment, a shared function is used when the demand for a specialized function is insufficient for graphics core array 3614 inclusion. In at least one embodiment, a single instantiation of a specialized function is used in shared function logic 3620 and shared by other execution resources within graphics core array 3614 . In at least one embodiment, specific shared functions within shared function logic 3620 that are widely used by graphics core array 3614 may be included in shared function logic 3616 within graphics core array 3614 . In at least one embodiment, shared functional logic 3616 within graphics core array 3614 may include some or all of the logic within shared functional logic 3620 . In at least one embodiment, all logic elements within shared functional logic 3620 may be duplicated in shared functional logic 3616 of graphics core array 3614 . In at least one embodiment, shared functional logic 3620 is eliminated in favor of shared functional logic 3616 within graphics core array 3614 .

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Teile der Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 oder die gesamte Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in den Grafikprozessor 3610 integriert werden. Beispielsweise können in mindestens einer der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele, Trainings- und/oder Inferenztechniken eine oder mehrere der ALUs verwendet werden, die in der 3D-Pipeline 3612, dem/den Grafikkern(en) 3615A, der gemeinsamen Funktionslogik 3616, dem/den Grafikkern(en) 3615B, der gemeinsamen Funktionslogik 3620 oder einer anderen Logik in 36 enthalten sind. Darüber hinaus können in mindestens einem Ausführungsbeispiel die hier beschriebenen Inferenzierungs- und/oder Trainingsoperationen mit einer anderen Logik als der in 14A oder 15B dargestellten Logik durchgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Gewichtsparameter in einem On-Chip- oder Off-Chip-Speicher und/oder Registern (gezeigt oder nicht gezeigt) gespeichert werden, die ALUs des Grafikprozessors 3610 so konfigurieren, dass sie einen oder mehrere hier beschriebene Algorithmen für maschinelles Lernen, Netzwerkarchitekturen, Anwendungsfälle oder Trainingstechniken von Neuronalen Netzwerken ausführen.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, some or all of the inference and/or training logic 1415 may be integrated into the graphics processor 3610 . For example, in at least one of the example embodiments, training and/or inference techniques described herein, one or more of the ALUs included in the 3D pipeline 3612, the graphics core(s) 3615A, the common functional logic 3616, the graphics core(s). (en) 3615B, the common functional logic 3620 or other logic in 36 are included. Furthermore, in at least one embodiment, the inferencing and/or training operations described herein may use logic other than that described in 14A or 15B logic shown are performed. In at least one embodiment, weight parameters may be stored in on-chip or off-chip memory and/or registers (shown or not) that configure ALUs of graphics processor 3610 to run one or more machine learning algorithms described herein , network architectures, use cases or training techniques of neural networks.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann mittels der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuerungssystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a processor as described above.

37 ist ein Blockdiagramm der Hardware-Logik eines Grafikprozessorkerns 3700, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel, das hier beschrieben wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Grafikprozessorkern 3700 in einem Grafikkern-Array enthalten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Grafikprozessorkern 3700, manchmal auch als Kernabschnitt bezeichnet, ein oder mehrere Grafikkerne innerhalb eines modularen Grafikprozessors sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Grafikprozessorkern 3700 exemplarisch für einen Grafikkernabschnitt, und ein Grafikprozessor, wie hier beschrieben, kann mehrere Grafikkernabschnitte umfassen, die auf Ziel- und Leistungsumgebungen (engl. target power and performance envelopes) basieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Grafikkern 3700 einen festen Funktionsblock 3730 umfassen, der mit mehreren Unterkernen 3701A-3701F gekoppelt ist, die auch als Unterabschnitte bezeichnet werden und modulare Blöcke mit allgemeiner und fester Funktionslogik umfassen. 37 10 is a block diagram of the hardware logic of a graphics processor core 3700, according to at least one embodiment described herein. In at least one embodiment, graphics processor core 3700 is included in a graphics core array. In at least one embodiment, graphics processor core 3700, sometimes referred to as a core section, may be one or more graphics cores within a modular graphics processor. In at least one embodiment, graphics processor core 3700 is exemplary of a graphics core portion, and a graphics processor as described herein may include multiple graphics core portions based on target power and performance envelopes. In at least one embodiment, each graphics core 3700 may include a fixed functional block 3730 coupled to multiple sub-cores 3701A-3701F, also referred to as subsections, which comprise modular blocks of common and fixed functional logic.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Block mit fester Funktionalität 3730 eine Geometrie-Pipeline mit fester Funktionalität 3736, die von allen Unterkernen im Grafikprozessor 3700 gemeinsam genutzt werden kann, zum Beispiel in Grafikprozessor-Implementierungen mit geringerer Leistung und/oder niedrigerem Stromverbrauch. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Geometrie-Pipeline mit fester Funktionalität 3736 eine Pipeline mit festen 3D-Funktionen, eine Video-Frontend-Einheit, einen Thread-Erzeuger und Thread-Verteiler sowie einen einheitlichen Rückgabepuffer-Verwalter, der einheitliche Rückgabepuffer verwaltet.In at least one embodiment, fixed functionality block 3730 includes a fixed functionality geometry pipeline 3736 that can be shared among all sub-cores in graphics processor 3700, for example in lower performance and/or lower power consumption graphics processor implementations. In at least one embodiment, the fixed functionality geometry pipeline 3736 includes a 3D fixed functions pipeline, a video front end unit, a thread creator and thread dispatcher, and a unified return buffer manager that manages unified return buffers.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Block mit fester Funktionalität 3730 auch eine Grafik-SoC-Schnittstelle 3737, einen Grafik-Mikrocontroller 3738 und eine Medien-Pipeline 3739. Die Grafik-SoC-Schnittstelle 3737 ist eine Schnittstelle zwischen dem Grafikkern 3700 und anderen Prozessorkernen innerhalb eines Systems auf einem integrierten Schaltkreis auf einem Chip. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Grafik-Mikrocontroller 3738 ein programmierbarer Subprozessor, der konfigurierbar ist, um verschiedene Funktionen des Grafikprozessors 3700 zu verwalten, einschließlich Thread-Verteiler, Planer und Pre-Emption. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Medien-Pipeline 3739 Logik, um die Dekodierung, Kodierung, Vorverarbeitung und/oder Nachverarbeitung von Multimediadaten, einschließlich Bild- und Videodaten, zu erleichtern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel implementiert die Medienpipeline 3739 Medienoperationen über Anforderungen zur Berechnung oder Abtastlogik innerhalb der Unterkerne 3701-3701F.In at least one embodiment, the fixed functionality block 3730 also includes a graphics SoC interface 3737, a graphics microcontroller 3738, and a media pipeline 3739. The graphics SoC interface 3737 is an interface between the graphics core 3700 and other processor cores within of a system on an integrated circuit on a chip. In at least one embodiment, graphics microcontroller 3738 is a programmable subprocessor that is configurable to manage various functions of graphics processor 3700, including thread dispatcher, scheduler, and pre-emption. In at least one embodiment, media pipeline 3739 includes logic to facilitate decoding, encoding, pre-processing, and/or post-processing of multimedia data, including image and video data. In at least one embodiment, media pipeline 3739 implements media operations via requests for computation or sampling logic within sub-cores 3701-3701F.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ermöglicht die SoC-Schnittstelle 3737 dem Grafikkern 3700 die Kommunikation mit allgemeinen Anwendungsprozessorkernen (z. B. CPUs) und/oder anderen Komponenten innerhalb eines SoCs, einschließlich Speicherhierarchieelementen wie einem gemeinsamen Cache-Speicher der letzten Ebene, System-RAM und/oder eingebettetem On-Chip- oder On-Package-DRAM. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die SoC-Schnittstelle 3737 auch die Kommunikation mit Geräten mit festen Funktionen innerhalb eines SoCs, wie z.B. Kamerabildverarbeitungs-Pipelines, ermöglichen und ermöglicht die Verwendung und/oder Implementierung globaler Speicher-Bausteine (engl. atomics), die von Grafikkern 3700 und CPUs innerhalb eines SoCs gemeinsam genutzt werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die SoC-Schnittstelle 3737 auch Energieverwaltungssteuerungen für den Grafikkern 3700 implementieren und eine Schnittstelle zwischen einer Taktdomäne des Grafikkerns 3700 und anderen Taktdomänen innerhalb eines SoCs ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ermöglicht die SoC-Schnittstelle 3737 den Empfang von Befehlspuffern von einem Befehls-Streamer und einem globalen Thread-Verteiler, die so konfiguriert sind, dass sie Befehle und Befehle für jeden von einem oder mehreren Grafikkernen innerhalb eines Grafikprozessors bereitstellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Befehle und Anweisungen an die Medien-Pipeline 3739 gesendet werden, wenn Medienoperationen ausgeführt werden sollen, oder an eine Geometrie-Pipeline mit fester Funktion (z.B. Geometrie-Pipeline mit fester Funktion 3736, Geometrie-Pipeline mit fester Funktion 3714), wenn Grafikverarbeitungsoperationen ausgeführt werden sollen.In at least one embodiment, the SoC interface 3737 allows the graphics core 3700 to communicate with general application processor cores (e.g., CPUs) and/or other components within a SoC, including memory hierarchy elements such as a shared last-level cache, system RAM, and /or embedded on-chip or on-package DRAM. In at least one embodiment, the SoC interface 3737 may also enable communication with devices with fixed functions within a SoC, such as camera image processing pipelines, and enable the use and/or implementation of global memory building blocks (atoms) used by the graphics core 3700 and CPUs can be shared within a SoC. In at least one embodiment, the SoC interface 3737 may also implement power management controls for the graphics core 3700 and enable an interface between a clock domain of the graphics core 3700 and other clock domains within a SoC. In at least one embodiment, SoC interface 3737 enables receiving command buffers from a command streamer and a global thread dispatcher configured to provide commands and commands to each of one or more graphics cores within a graphics processor. In at least one embodiment, commands and instructions may be sent to media pipeline 3739 when media operations are to be performed, or to a fixed function geometry pipeline (e.g., fixed function geometry pipeline 3736, fixed function geometry pipeline 3714). , when graphics processing operations are to be performed.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Grafik-Mikrocontroller 3738 konfiguriert werden, um verschiedene Planungs- und Verwaltungsaufgaben für den Grafikkern 3700 auszuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Grafik-Mikrocontroller 3738 Grafik- und/oder Rechenlastplanungen für verschiedene parallele Grafik-Engines innerhalb der Arrays 3702A-3702F und 3704A-3704F der Ausführungseinheit (EU) innerhalb der Unterkeme 3701A-3701F durchführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann Host-Software, die auf einem CPU-Kern eines SoCs einschließlich des Grafikkerns 3700 ausgeführt wird, Arbeitslasten eine von mehreren Grafikprozessor-Doorbells senden, die einen Planungsvorgang auf einer geeigneten Grafik-Engine aufruft. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen die Planungsvorgänge ein Bestimmen des als nächstes auszuführenden Workloads, ein Übertragen einer Arbeitslast an einen Befehls-Streamer, ein Vorwegnehmen vorhandener Arbeitslasten, die auf einer Engine ausgeführt werden, ein Überwachen eines Fortschritts einer Arbeitslast und ein Benachrichtigen der Host-Software, wenn eine Arbeitslast abgeschlossen ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Grafik-Mikrocontroller 3738 auch Niedrigleistungs- oder Leerlauf-Zustände für den Grafikkern 3700 ermöglichen, indem er dem Grafikkern 3700 die Möglichkeit bietet, Register innerhalb des Grafikkerns 3700 bei Niedrigleistungs-Zustandsübergängen unabhängig von einem Betriebssystem und/oder einer Grafiktreibersoftware auf einem System zu speichern und wiederherzustellen.In at least one embodiment, the graphics microcontroller 3738 can be configured to perform various scheduling and management tasks for the graphics core 3700. In at least one embodiment, graphics microcontroller 3738 may perform graphics and/or compute load scheduling for various parallel graphics engines within execution unit (EU) arrays 3702A-3702F and 3704A-3704F within sub-cores 3701A-3701F. In at least one embodiment, host software executing on a CPU core of a SoC including the graphics core 3700 can dispatch workloads to one of a plurality of graphics processor doorbells that invoke a scheduling operation on an appropriate graphics engine. In at least one embodiment, the scheduling operations include determining the workload to be executed next, transferring a workload to an instruction streamer, anticipating existing workloads executing on an engine, monitoring a workload's progress, and notifying the host software when a workload completes. In at least one embodiment, the graphics microcontroller 3738 may also enable low-power or idle states for the graphics core 3700 by allowing the graphics core 3700 to reset registers within the graphics core 3700 during low-power state transitions independent of an operating system and/or graphics driver software save and restore on a system.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Grafikkern 3700 mehr oder weniger als die abgebildeten Unterkeme 3701A-3701F haben, bis zu N modulare Unterkeme. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Grafikkern 3700 für jeden Satz von N Unterkernen auch gemeinsam genutzte Funktionslogik 3710, gemeinsam genutzten und/oder Cache-Speicher 3712, eine Geometrie-Pipeline mit fester Funktionalität 3714 sowie zusätzliche feste Funktionslogik 3716 zur Beschleunigung verschiedener Grafik- und Rechenoperationen umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die gemeinsam genutzte Funktionslogik 3710 Logikeinheiten (z.B. Abtaster, Mathematik und/oder Kommunikationslogik zwischen Threads) umfassen, die von jedem der N Unterkeme innerhalb des Grafikkerns 3700 gemeinsam genutzt werden können. Der gemeinsam genutzte und/oder Cache-Speicher 3712 kann ein Cache der letzten Ebene für N Unterkerne 3701A-3701F innerhalb des Grafikkerns 3700 sein und kann auch als gemeinsam genutzter Speicher dienen, auf den mehrere Unterkeme zugreifen können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Geometrie-Pipeline mit fester Funktionalität 3714 anstelle der Geometrie-Pipeline mit fester Funktionalität 3736 innerhalb des festen Funktionsblocks 3730 enthalten sein und kann gleiche oder ähnliche logische Einheiten umfassen.In at least one embodiment, graphics core 3700 may have more or less than the depicted sub-cores 3701A-3701F, up to N modular sub-cores. In at least one embodiment, for each set of N sub-cores, the graphics core 3700 may also have shared functional logic 3710, shared and/or cache memory 3712, a fixed geometry pipeline Include functionality 3714, as well as additional fixed function logic 3716 to speed up various graphics and computational operations. In at least one embodiment, shared functional logic 3710 may include logic units (eg, scanners, math, and/or inter-thread communication logic) that may be shared by any of the N sub-cores within graphics core 3700 . Shared and/or cache memory 3712 may be a last level cache for N sub-cores 3701A-3701F within graphics core 3700 and may also serve as shared memory accessible by multiple sub-cores. In at least one embodiment, fixed functionality geometry pipeline 3714 may be included within fixed functional block 3730 in place of fixed functionality geometry pipeline 3736 and may include the same or similar logical units.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Grafikkern 3700 eine zusätzliche Logik mit fester Funktionalität 3716, die verschiedene Logik zur Beschleunigung mit fester Funktionalität zur Verwendung durch den Grafikkern 3700 umfassen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die zusätzliche Logik mit fester Funktionalität 3716 eine zusätzliche Geometrie-Pipeline zur Verwendung nur in Positionsschattierungen. In der Nur-Positions-Schattierung existieren mindestens zwei Geometrie-Pipelines, während in einer vollständigen Geometrie-Pipeline innerhalb der Geometrie-Pipeline mit fester Funktionalität 3716, 3736 und einer Ausblende-Pipeline (engl. cull pipeline), bei der es sich um eine zusätzliche Geometrie-Pipeline handelt, die in der zusätzlichen Logik mit fester Funktionalität 3716 enthalten sein kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Ausblende-Pipeline eine abgespeckte Version einer Pipeline mit voller Geometrie. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können eine vollständige Pipeline und eine Ausblende-Pipeline verschiedene Instanzen einer Anwendung ausführen, wobei jede Instanz einen separaten Kontext hat. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann nur die Positionsschattierung lange Ausblendedurchläufe für verworfene Dreiecken unterdrücken, wodurch die Schattierung in einigen Fällen früher abgeschlossen werden kann. Beispielsweise kann in mindestens einem Ausführungsbeispiel die Ausblende-Pipeline-Logik innerhalb der zusätzlichen festen Funktionslogik 3716 Positionsschattierungen parallel zu einer Hauptanwendung ausführen und im Allgemeinen schneller als eine vollständige Pipeline kritische Ergebnisse erzeugen, da die Ausblende-Pipeline das Positionsattribut von Eckpunkten abruft und schattiert, ohne die Rasterung und das Rendern von Pixeln in einen Einzelbildpuffer durchzuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Ausblende-Pipeline generierte kritische Ergebnisse zur Berechnung von Sichtbarkeitsinformationen für alle Dreiecke verwenden, ohne Rücksicht darauf, ob diese Dreiecke ausgeblendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine vollständige Pipeline (die in diesem Fall als Wiedergabe-Pipeline bezeichnet werden kann) die Sichtbarkeitsinformationen verwenden, um ausgeblendete Dreiecke zu überspringen und nur die sichtbaren Dreiecke zu schattieren, die schließlich an eine Rasterisierungsphase übergeben werden.In at least one embodiment, graphics core 3700 includes additional fixed functionality logic 3716 that may include various fixed functionality acceleration logic for use by graphics core 3700 . In at least one embodiment, the additional logic with fixed functionality 3716 includes an additional geometry pipeline for use only in positional shading. In position-only shading there are at least two geometry pipelines, while in a full geometry pipeline within the fixed functionality geometry pipeline 3716, 3736 and a cull pipeline, which is a additional geometry pipeline that may be included in additional fixed functionality logic 3716 . In at least one embodiment, the fade-out pipeline is a lightweight version of a full geometry pipeline. In at least one embodiment, a full pipeline and a hide pipeline may run different instances of an application, with each instance having a separate context. In at least one embodiment, only positional shading can suppress long fading runs for discarded triangles, allowing shading to complete earlier in some cases. For example, in at least one embodiment, the hide pipeline logic within the additional fixed function logic 3716 can perform position shading in parallel with a main application and produce critical results generally faster than a full pipeline because the hide pipeline retrieves the position attribute of vertices and shades without perform rasterization and rendering of pixels into a frame buffer. In at least one embodiment, the hiding pipeline may use generated critical results to compute visibility information for all triangles, regardless of whether those triangles are hidden. In at least one embodiment, a complete pipeline (which in this case may be referred to as a rendering pipeline) may use the visibility information to skip hidden triangles and shade only the visible triangles, which are eventually passed to a rasterization phase.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die zusätzliche Logik mit fester Funktion 3716 auch eine Beschleunigungslogik für maschinelles Lernen enthalten, wie z.B. eine Multiplikationslogik mit fester Funktionsmatrix, für Implementierungen, die Optimierungen für maschinelles Lernen oder Inferenzierung beinhalten.In at least one embodiment, the additional fixed function logic 3716 may also include machine learning acceleration logic, such as fixed function matrix multiplication logic, for implementations involving machine learning optimizations or inference.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst innerhalb jeder Grafik-Unterkern 3701A-3701F einen Satz von Ausführungsressourcen, die verwendet werden können, um Grafiken, Medien und Rechenoperationen als Reaktion auf Anfragen der Grafik-Pipeline, Medien-Pipeline oder Schattierungsprogrammen auszuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen die Grafik-Unterkerne 3701A-3701F mehrere EU-Arrays 3702A-3702F, 3704A-3704F, Thread-Verteilungs- und Zwischen-Thread-Kommunikationslogik (TD/IC) 3703A-3703F, einen 3D-(z.B. Textur-)Abtaster 3705A-3705F, einen Medienabtaster 3706A-3706F, einen Schattierungsprozessor 3707A-3707F und gemeinsam genutzten lokalen Speicher (engl. Shared Local Memory, SLM) 3708A-3708F. Die EU-Arrays 3702A-3702F, 3704A-3704F umfassen jeweils mehrere Ausführungseinheiten, bei denen es sich um allgemeine Grafikverarbeitungseinheiten handelt, die in der Lage sind, Gleitkomma- und Ganzzahl-/Festkomma-Logikoperationen zur Unterstützung von Grafik-, Medien- oder Rechenoperationen, einschließlich Grafik-, Medien- oder Rechenschattierungsprogrammen (engl. Compute Shader Program), durchzuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel führt die TD/IC-Logik 3703A-3703F lokale Thread-Verteilungs- und Thread-Steuerungsoperationen für Ausführungseinheiten innerhalb eines Unterkerns aus und erleichtert die Kommunikation zwischen Threads, die auf Ausführungseinheiten eines Unterkerns ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der 3D-Abtaster 3705A-3705F Textur- oder andere 3D-Grafikdaten in den Speicher einlesen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der 3D-Abtaster Texturdaten basierend auf einem konfigurierten Abtastzustand und Texturformat, die mit einer gegebenen Textur assoziiert sind, unterschiedlich lesen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Medienabtaster 3706A-3706F ähnliche Operationen basierend auf einem Typ und Format ausführen, die mit Mediendaten assoziiert sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Grafik-Unterkern 3701A-3701F abwechselnd einen vereinheitlichten 3D- und Medienabtaster umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Threads, die auf Ausführungseinheiten innerhalb jedes Unterkerns 3701A-3701F ausgeführt werden, den gemeinsam genutzten lokalen Speicher 3708A-3708F innerhalb jedes Unterkerns nutzen, damit Threads, die innerhalb einer Thread-Gruppe ausgeführt werden, unter Verwendung eines gemeinsamen Pools von On-Chip-Speicher ausgeführt werden können.In at least one embodiment, within each graphics sub-core 3701A-3701F includes a set of execution resources that can be used to execute graphics, media, and compute operations in response to requests from the graphics pipeline, media pipeline, or shader programs. In at least one embodiment, the graphics sub-cores 3701A-3701F include multiple EU arrays 3702A-3702F, 3704A-3704F, thread distribution and inter-thread communication logic (TD/IC) 3703A-3703F, a 3D (e.g., texture 3705A-3705F scanner, 3706A-3706F media scanner, 3707A-3707F shading processor, and 3708A-3708F shared local memory (SLM). The EU arrays 3702A-3702F, 3704A-3704F each include multiple execution units, which are general purpose graphics processing units capable of performing floating point and integer/fixed point logic operations in support of graphics, media, or computational operations , including graphics, media, or compute shader programs. In at least one embodiment, the 3703A-3703F TD/IC logic performs local thread dispatch and thread control operations for execution units within a sub-core and facilitates communication between threads executing on execution units of a sub-core. In at least one embodiment, the 3D scanner 3705A-3705F can read texture or other 3D graphics data into memory. In at least one embodiment, the 3D scanner may read texture data differently based on a configured scan state and texture format associated with a given texture. In at least one embodiment, media scanner 3706A-3706F may perform similar operations based on of a type and format associated with media data. In at least one embodiment, each graphics sub-core 3701A-3701F may alternately include a unified 3D and media scanner. In at least one embodiment, threads executing on execution units within each sub-core 3701A-3701F can use shared local memory 3708A-3708F within each sub-core so that threads executing within a thread group can use a shared pool of On-chip memory can run.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Teile oder die gesamte Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 in den Grafikprozessor 3710 integriert werden. Beispielsweise können in mindestens einem Ausführungsbeispiel die hierin beschriebenen Trainings- und/oder Inferenzierungstechniken eine oder mehrere ALUs verwenden, die in der 3D-Pipeline 3710, dem Grafik-Mikrocontroller 3738, der Geometrie-Pipeline mit fester Funktionalität 3714 und 3736 oder anderer Logik in 35 enthalten sind. Darüber hinaus können in mindestens einem Ausführungsbeispiel die hier beschriebenen Inferenzierungs- und/oder Training-Operationen mit einer anderen als der in 14A oder 15B gezeigten Logik durchgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Gewichtsparameter in einem On-Chip- oder Off-Chip-Speicher und/oder Registern (gezeigt oder nicht gezeigt) gespeichert werden, die ALUs des Grafikprozessors 3700 so konfigurieren, dass sie einen oder mehrere hier beschriebene Algorithmen für maschinelles Lernen, Architekturen, Anwendungsfälle oder Trainingstechniken von neuronalen Netzwerken ausführen.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, some or all of the inference and/or training logic 1415 may be integrated into the graphics processor 3710. For example, in at least one embodiment, the training and/or inference techniques described herein may utilize one or more ALUs resident in 3D pipeline 3710, graphics microcontroller 3738, fixed functionality geometry pipeline 3714 and 3736, or other logic in 35 are included. In addition, in at least one embodiment, the inferencing and/or training operations described herein may be performed with a method other than that described in 14A or 15B shown logic are carried out. In at least one embodiment, weight parameters may be stored in on-chip or off-chip memory and/or registers (shown or not) that configure ALUs of graphics processor 3700 to implement one or more machine learning algorithms described herein , architectures, use cases or training techniques of neural networks.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann mittels der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuerungssystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a processor as described above.

38A-38B zeigen die Thread-Ausführungslogik 3800, die ein Array von Verarbeitungselementen eines Grafikprozessor-Kerns umfasst, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. 38A zeigt mindestens ein Ausführungsbeispiel, in dem die Thread-Ausführungslogik 3800 verwendet wird. 38B zeigt beispielhafte interne Details einer Ausführungseinheit gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. 38A-38B 12 show thread execution logic 3800 comprising an array of processing elements of a graphics processor core, according to at least one embodiment. 38A Figure 12 shows at least one embodiment in which thread execution logic 3800 is used. 38B 12 shows exemplary internal details of an execution unit according to at least one embodiment.

Wie in 38A gezeigt, umfasst die Thread-Ausführungslogik 3800 in mindestens einem Ausführungsbeispiel einen Schattierungsprozessor 3802, einen Thread-Verteiler 3804, den Befehlscache 3806, ein skalierbares Array von Ausführungseinheiten, das eine Vielzahl von Ausführungseinheiten 3808A-3808N, einen Abtaster 3810, einen Datencache 3812 und einen Datenport 3814 umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann ein skalierbares Array von Ausführungseinheiten dynamisch skaliert werden, indem eine oder mehrere Ausführungseinheiten (z. B. eine beliebige der Ausführungseinheiten 3808A, 3808B, 3808C, 3808D bis hin zu 3808N-1 und 3808N) basierend auf den rechnerischen Anforderungen einer Arbeitslast aktiviert oder deaktiviert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind skalierbare Ausführungseinheiten über eine Verbindungsstruktur miteinander verbunden, die eine Verbindung zu jeder der Ausführungseinheiten herstellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Thread-Ausführungslogik 3800 eine oder mehrere Verbindungen zum Speicher, wie z. B. zum Systemspeicher oder Cache-Speicher, über einen oder mehrere von Befehlscache 3806, Datenport 3814, Abtaster 3810 und Ausführungseinheiten 3808A-3808N. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist jede Ausführungseinheit (z.B. 3808A) eine eigenständige programmierbare allgemeine Recheneinheit, die in der Lage ist, mehrere simultane Hardware-Threads auszuführen und dabei für jeden Thread mehrere Datenelemente parallel zu verarbeiten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das Array der Ausführungseinheiten 3808A-3808N so skalierbar, dass es eine beliebige Anzahl einzelner Ausführungseinheiten umfasst.As in 38A As shown, the thread execution logic 3800 includes, in at least one embodiment, a shader processor 3802, a thread dispatcher 3804, the instruction cache 3806, a scalable array of execution units that includes a plurality of execution units 3808A-3808N, a scanner 3810, a data cache 3812, and a Data port 3814 included. In at least one embodiment, a scalable array of execution units may be dynamically scaled by adding one or more execution units (e.g., any of execution units 3808A, 3808B, 3808C, 3808D through 3808N-1 and 3808N) based on the computational needs of a workload can be enabled or disabled. In at least one embodiment, scalable execution units are interconnected by an interconnect fabric that connects to each of the execution units. In at least one embodiment, thread execution logic 3800 includes one or more connections to memory, such as: e.g., to system memory or cache memory, via one or more of instruction cache 3806, data port 3814, scanner 3810, and execution units 3808A-3808N. In at least one embodiment, each execution unit (eg, 3808A) is a self-contained programmable general purpose processing unit capable of executing multiple simultaneous hardware threads while processing multiple data items in parallel for each thread. In at least one embodiment, the array of execution units 3808A-3808N is scalable to include any number of individual execution units.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die Ausführungseinheiten 3808A-3808N in erster Linie zur Ausführung von Schattierungsprogrammen verwendet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Schattierungsprozessor 3802 verschiedene Schattierungsprogramme verarbeiten und Ausführungs-Threads, die mit Schattierungsprogrammen assoziiert sind, über einen Thread-Verteiler 3804 verteilen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Thread-Verteiler 3804 Logik zur Arbitrierung von Thread-Initiationsanforderungen von Grafik- und Medien-Pipelines und zur Instanziierung angeforderter Threads auf einer oder mehreren Ausführungseinheiten in den Ausführungseinheiten 3808A-3808N. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Geometrie-Pipeline beispielsweise Vertex-, Tessellations- oder Geometrie-Schattierer an die Thread-Ausführungslogik zur Verarbeitung verteilen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Thread-Verteiler 3804 auch Thread-Erzeugungs-Anforderungen von ausführenden Schattierungsprogrammen zur Laufzeit verarbeiten.In at least one embodiment, execution units 3808A-3808N are used primarily to execute shading programs. In at least one embodiment, the shader processor 3802 may process different shader programs and dispatch threads of execution associated with shader programs via a thread dispatcher 3804 . In at least one embodiment, thread dispatcher 3804 includes logic for arbitrating thread initiation requests from graphics and media pipelines and instantiating requested threads on one or more execution units in execution units 3808A-3808N. For example, in at least one embodiment, a geometry pipeline may dispatch vertex, tessellation, or geometry shaders to thread execution logic for processing. In at least one According to the exemplary embodiment, the thread dispatcher 3804 can also process thread creation requests from executing shadowing programs at runtime.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel unterstützen die Ausführungseinheiten 3808A-3808N einen Befehlssatz, der eine native Unterstützung für viele Standard-3D-Grafik-Schattierungsbefehle umfasst, so dass Schattierungsprogramme aus Grafikbibliotheken (z. B. Direct 3D und OpenGL) mit einer minimaler Übersetzung ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel unterstützen die Ausführungseinheiten Vertex- und Geometrieverarbeitung (z. B. Vertex-Programme, Geometrieprogramme, Vertex-Schattierer), Pixelverarbeitung (z. B. Pixel-Schattierer, Fragment-Schattierer) und allgemeine Verarbeitung (z. B. Rechen- und Medien-Schattierer). In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist jede der Ausführungseinheiten 3808A-3808N, die eine oder mehrere arithmetisch-logische Einheiten (ALUs) umfassen, in der Lage, eine SIMD-Ausführung (Single Instruction Multiple Data) mit mehreren Befehle auszuführen, und der Multi-Thread-Betrieb ermöglicht trotz höherer Latenz-Speicherzugriffe eine effiziente Ausführungsumgebung. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verfügt jeder Hardware-Thread innerhalb jeder Ausführungseinheit über eine dedizierte Registerdatei mit hoher Bandbreite und einen assoziierten unabhängigen Thread-Zustand. In mindestens einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Ausführung mehrfach pro Takt an Pipelines, die ganzzahlige, einfach- und doppeltgenaue Gleitkommaoperationen, SIMD-Verzweigungen, logische Operationen, transzendente Operationen und andere verschiedene Operationen ausführen können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel veranlasst die Abhängigkeitslogik innerhalb der Ausführungseinheiten 3808A-3808N während des Wartens auf Daten aus dem Speicher oder einer der gemeinsam genutzten Funktionen einen wartenden Thread zum Pausieren (engl. sleep), bis die angeforderten Daten zurückgegeben wurden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann es vorkommen, dass während ein wartender Thread im Ruhezustand ist, Hardwareressourcen für die Verarbeitung anderer Threads verwendet werden. Beispielsweise kann in mindestens einem Ausführungsbeispiel während einer Verzögerung, die mit einer Vertex-Schattierungsoperation assoziiert ist, eine Ausführungseinheit Operationen für einen Pixel-Schattierer, Fragment-Schattierer oder einen anderen Typ von Schattierungsprogrammen, einschließlich eines anderen Vertex-Schattierers, ausführen.In at least one embodiment, execution units 3808A-3808N support an instruction set that includes native support for many standard 3D graphics shading instructions such that shading programs from graphics libraries (e.g., Direct 3D and OpenGL) run with minimal translation. In at least one embodiment, the execution units support vertex and geometry processing (e.g., vertex programs, geometry programs, vertex shaders), pixel processing (e.g., pixel shaders, fragment shaders), and general processing (e.g., computations). - and Media Shader). In at least one embodiment, each of the execution units 3808A-3808N, comprising one or more arithmetic logic units (ALUs), is capable of executing multiple instruction SIMD (single instruction multiple data) execution, and the multi-threaded Operation enables an efficient execution environment despite higher latency memory accesses. In at least one embodiment, each hardware thread within each execution unit has a dedicated high bandwidth register file and an associated independent thread state. In at least one embodiment, execution occurs multiple times per clock on pipelines capable of performing integer, single and double precision floating point operations, SIMD branches, logical operations, transcendent operations, and other miscellaneous operations. In at least one embodiment, while waiting for data from memory or one of the shared functions, dependency logic within execution units 3808A-3808N causes a waiting thread to sleep until the requested data is returned. In at least one embodiment, while a waiting thread is idle, hardware resources may be used to process other threads. For example, in at least one embodiment, during a delay associated with a vertex shader operation, an execution unit may execute operations for a pixel shader, fragment shader, or other type of shader program including another vertex shader.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel arbeitet jede Ausführungseinheit in den Ausführungseinheiten 3808A-3808N mit Arrays von Datenelementen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist eine Anzahl von Datenelementen die „Ausführungsgröße“ oder die Anzahl der Kanäle für einen Befehl. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist ein Ausführungskanal eine logische Einheit der Ausführung für Datenelementzugriff, Maskierung und Flusssteuerung innerhalb von Befehlen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann eine Anzahl von Kanälen unabhängig von einer Anzahl physischer arithmetisch-logischer Einheiten (Arithmetic Logic Units, ALUs) oder Gleitkommaeinheiten (Floating Point Units, FPUs) für einen bestimmten Grafikprozessor sein. In mindestens einem Ausführungsbeispiel unterstützen die Ausführungseinheiten 3808A-3808N Ganzzahl- und Gleitkomma-Datentypen.In at least one embodiment, each execution unit in execution units 3808A-3808N operates on arrays of data elements. In at least one embodiment, a number of data items is the "run size" or number of channels for an instruction. In at least one embodiment, an execution channel is a logical unit of execution for data element access, masking, and flow control within instructions. In at least one embodiment, a number of channels may be independent of a number of physical arithmetic logic units (ALUs) or floating point units (FPUs) for a particular graphics processor. In at least one embodiment, execution units 3808A-3808N support integer and floating point data types.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Befehlssatz einer Ausführungseinheit SIMD-Befehle. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können verschiedene Datenelemente als ein gepackter Datentyp in einem Register gespeichert werden, und die Ausführungseinheit verarbeitet verschiedene Elemente basierend auf der Datengröße der Elemente. Zum Beispiel werden in mindestens einem Ausführungsbeispiel beim Betrieb mit einem 256-Bit breiten Vektor 256 Bit eines Vektors in einem Register gespeichert, und eine Ausführungseinheit arbeitet mit einem Vektor als vier separate 64-Bit-gepackte Datenelemente (Datenelemente der Größe Quad-Word (QW)), acht separate 32-Bit-gepackte Datenelemente (Datenelemente der Größe Double Word (DW)), sechzehn separate 16-Bit-gepackte Datenelemente (Datenelemente der Größe Word (W)) oder zweiunddreißig separate 8-Bit-Datenelemente (Datenelemente der Größe Byte (B)). In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind jedoch unterschiedliche Vektorbreiten und Registergrößen möglich.In at least one embodiment, an instruction set of an execution unit includes SIMD instructions. In at least one embodiment, different data items may be stored as a packed data type in a register, and the execution unit processes different items based on the data size of the items. For example, in at least one embodiment, when operating with a 256-bit wide vector, 256 bits of a vector are stored in a register and an execution unit operates on a vector as four separate 64-bit packed data elements (quad-word (QW )), eight separate 32-bit packed data items (Double Word (DW) size data items), sixteen separate 16-bit packed data items (Word (W) size data items), or thirty-two separate 8-bit data items (Double Word (W) size data items). Size bytes (B)). However, in at least one embodiment, different vector widths and register sizes are possible.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können eine oder mehrere Ausführungseinheiten zu einer fusionierten Ausführungseinheit 3809A-3809N mit einer Thread-Steuerungslogik (3807A-3807N) kombiniert werden, die allen fusionierten EUs gemeinsam ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können mehrere EUs zu einer EU-Gruppe fusioniert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jede EU in einer fusionierten EU-Gruppe so konfiguriert werden, dass sie einen separaten SIMD-Hardware-Thread ausführt. Die Anzahl der EUs in einer fusionierten EU-Gruppe kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen variieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können verschiedene SIMD-Breiten pro EU ausgeführt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf SIMD8, SIMD 16 und SIMD32. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jede fusionierte Grafikausführungseinheit 3809A-3809N mindestens zwei Ausführungseinheiten. Beispielsweise umfasst die fusionierte Ausführungseinheit 3809A in mindestens einem Ausführungsbeispiel eine erste EU 3808A, eine zweite EU 3808B und die Steuerung des Threads 3807A, die der ersten EU 3808A und der zweiten EU 3808B gemeinsam ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel steuert die Thread-Steuerlogik 3807A die auf der fusionierten Grafikausführungseinheit 3809A ausgeführten Threads, so dass jede EU innerhalb der fusionierten Ausführungseinheiten 3809A-3809N unter Verwendung eines gemeinsamen Befehlszeigerregisters ausgeführt werden kann.In at least one embodiment, one or more execution units may be combined into a merged execution unit 3809A-3809N with thread control logic (3807A-3807N) common to all merged EUs. In at least one embodiment, multiple EUs may be merged into an EU group. In at least one embodiment, each EU in a merged EU group can be configured to run a separate SIMD hardware thread. The number of EUs in a merged EU group may vary according to different embodiments. In at least one embodiment, different SIMD widths may be implemented per EU, including but not limited to SIMD8, SIMD 16, and SIMD32. In at least one embodiment, each merged graphics execution unit 3809A-3809N includes at least two execution units. For example, the merged execution unit includes 3809A in at least one Embodiment a first EU 3808A, a second EU 3808B and the control of the thread 3807A common to the first EU 3808A and the second EU 3808B. In at least one embodiment, thread control logic 3807A controls the threads executing on merged graphics execution unit 3809A such that each EU can execute within merged execution units 3809A-3809N using a common instruction pointer register.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind in der Thread-Ausführungslogik 3800 ein oder mehrere interne Befehls-Caches (z. B. 3806) enthalten, um Thread-Befehle für Ausführungseinheiten zwischenzuspeichern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind ein oder mehrere Daten-Caches (z. B. 3812) enthalten, um Thread-Daten während der Thread-Ausführung zwischenzuspeichern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist ein Abtaster (engl. sampler) 3810 enthalten, um Texturabtastung für 3D-Operationen und Medienabtastung für Medienoperationen bereitzustellen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst Abtaster 3810 eine spezialisierte Textur- oder Medienabtastfunktionalität, um Textur- oder Mediendaten während des Abtastvorgangs zu verarbeiten, bevor abgetastete Daten einer Ausführungseinheit bereitgestellt werden. In at least one embodiment, thread execution logic 3800 includes one or more internal instruction caches (e.g., 3806) to cache thread instructions for execution units. In at least one embodiment, one or more data caches (e.g., 3812) are included to cache thread data during thread execution. In at least one embodiment, a sampler 3810 is included to provide texture sampling for 3D operations and media sampling for media operations. In at least one embodiment, sampler 3810 includes specialized texture or media sampling functionality to process texture or media data during the sampling process before sampled data is provided to an execution unit.

Während der Ausführung senden Grafik- und Medien-Pipelines in mindestens einem Ausführungsbeispiel Thread-Initiationsanforderungen über die Thread-Erzeugungs- und Verteilungslogik an die Thread-Ausführungslogik 3800. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird, sobald eine Gruppe geometrischer Objekte verarbeitet und in Pixeldaten gerastert wurde, Pixelprozessorlogik (z.B. Pixel-Schattierungs-Logik, Fragment-Schattierungs-Logik usw.) innerhalb des Schattierungsprozessors 3802 aufgerufen, um weitere Ausgabeinformationen zu berechnen und zu veranlassen, dass die Ergebnisse auf Ausgabeflächen (z.B. Farbpuffer, Tiefenpuffer, Schablonenpuffer usw.) geschrieben werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel berechnet ein Pixel-Schattierer oder Fragment-Schattierer Werte verschiedener Vertex-Attribute, die über ein gerastertes Objekt interpoliert werden sollen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel führt die Pixel-Prozessorlogik innerhalb des Schattierungsprozessors 3802 dann ein Pixel- oder Fragment-Schattierungsprogramm aus, das von einer API (Application Programming Interface) bereitgestellt wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verteilt der Schattierungsprozessor 3802 zur Ausführung eines Schattierungsprogramms Threads über den Thread-Verteiler 3804 an eine Ausführungseinheit (z.B. 3808A). In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet der Schattierungsprozessor 3802 die Texturabtastlogik in Abtaster 3810, um auf Texturdaten in im Speicher zugeordneten Texturabbildungen zuzugreifen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden durch arithmetische Operationen an Texturdaten und eingegebenen Geometriedaten Pixelfarbdaten für jedes geometrische Fragment berechnet oder ein oder mehrere Pixel von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen.During execution, in at least one embodiment, graphics and media pipelines send thread initiation requests to thread execution logic 3800 via thread creation and distribution logic. In at least one embodiment, once a set of geometric objects has been processed and rasterized into pixel data, Pixel processor logic (e.g. pixel shading logic, fragment shading logic, etc.) is called within the shading processor 3802 to calculate other output information and cause the results to be written to output surfaces (e.g. color buffers, depth buffers, stencil buffers, etc.). In at least one embodiment, a pixel shader or fragment shader calculates values of various vertex attributes to be interpolated across a rasterized object. In at least one embodiment, the pixel processor logic within the shading processor 3802 then executes a pixel or fragment shading program provided by an API (Application Programming Interface). In at least one embodiment, shader processor 3802 dispatches threads via thread dispatcher 3804 to an execution unit (e.g., 3808A) for execution of a shader program. In at least one embodiment, shading processor 3802 uses texture sampling logic in sampler 3810 to access texture data in memory-associated texture maps. In at least one embodiment, arithmetic operations on texture data and input geometry data calculate pixel color data for each geometric fragment or exclude one or more pixels from further processing.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel stellt der Datenport 3814 einen Speicherzugriffsmechanismus für die Thread-Ausführungslogik 3800 bereit, um verarbeitete Daten zur weiteren Verarbeitung auf einer Grafikprozessor-Ausgabepipeline in den Speicher auszugeben. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Datenport 3814 einen oder mehrere Cache-Speicher (z.B. Daten-Cache 3812) oder ist mit diesen gekoppelt, um Daten für den Speicherzugriff über einen Datenport zwischenzuspeichern.In at least one embodiment, data port 3814 provides a memory access mechanism for thread execution logic 3800 to output processed data to memory for further processing on a graphics processor output pipeline. In at least one embodiment, data port 3814 includes or is coupled to one or more cache memories (e.g., data cache 3812) to cache data for memory access via a data port.

Wie in 38B gezeigt, kann eine Graphik-Ausführungseinheit 3808 in mindestens einem Ausführungsbeispiel eine Befehls-Hol-Einheit 3837, ein General-Register-File-Array (GRF) 3824, ein Architecture-Register-File-Array (ARF) 3826, einen Thread-Arbiter 3822, eine Sendeeinheit 3830, eine Verzweigungseinheit 3832, einen Satz SIMD-Gleitkommaeinheiten (FPUs) 3834 und in mindestens einem Ausführungsbeispiel einen Satz dedizierter ganzzahliger SIMD-ALUs 3835 umfassen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen die Registerdateien GRF 3824 und ARF 3826 einen Satz allgemeiner Registerdateien und Architekturregisterdateien, die mit jedem simultanen Hardware-Thread assoziiert sind, der in der Graphik-Ausführungseinheit 3808 aktiv sein kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird der Architekturzustand pro Thread in ARF 3826 beibehalten, während die während der Thread-Ausführung verwendeten Daten in GRF 3824 gespeichert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Ausführungszustand jedes Threads, einschließlich der Befehlszeiger für jeden Thread, in thread-spezifischen Registern in ARF 3826 gehalten werden.As in 38B As shown, a graphics execution unit 3808, in at least one embodiment, may include an instruction fetch unit 3837, a general register file array (GRF) 3824, an architecture register file array (ARF) 3826, a thread arbiter 3822, a transmit unit 3830, a branch unit 3832, a set of SIMD floating point units (FPUs) 3834, and in at least one embodiment a set of dedicated integer SIMD ALUs 3835. In at least one embodiment, register files GRF 3824 and ARF 3826 include a set of general register files and architectural register files associated with each concurrent hardware thread that may be active in graphics execution unit 3808. In at least one embodiment, per-thread architecture state is maintained in ARF 3826 while GRF 3824 stores data used during thread execution. In at least one embodiment, the execution state of each thread, including the instruction pointers for each thread, may be held in ARF 3826 in thread-specific registers.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel weist die Grafikausführungseinheit 3808 eine Architektur auf, die eine Kombination aus Simultan Multi-Threading (SMT) und feingranularem Interleaved Multi-Threading (IMT) ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel hat die Architektur eine modulare Konfiguration, die zur Zeit des Designs basierend auf einer Zielanzahl von simultanen Threads und einer Anzahl von Registern pro Ausführungseinheit fein abgestimmt werden kann, wobei die Ressourcen der Ausführungseinheit auf die Logik aufgeteilt werden, die zur Ausführung mehrerer simultaner Threads verwendet wird.In at least one embodiment, the graphics execution unit 3808 has an architecture that is a combination of Simultaneous Multi-Threading (SMT) and Fine-Grain Interleaved Multi-Threading (IMT). In at least one embodiment, the architecture has a modular configuration that can be fine-tuned at design time based on a target number of simultaneous threads and a number of registers per execution unit, where execution unit resources are allocated to the logic needed to execute multiple simultaneous threads is used.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die Graphik-Ausführungseinheit 3808 mehrere Befehle, die jeweils unterschiedliche Befehle sein können, gemeinsam ausgeben. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der Thread-Arbiter 3822 des Grafikausführungseinheitsthreads 3808 Befehle zur Ausführung an eine der Sendeeinheit 3830, Verzweigungseinheit 3842 oder SIMD-FPU(s) 3834 senden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder Ausführungs-Thread auf 128 allgemeine Register im GRF 3824 zugreifen, wobei jedes Register 32 Bytes speichern kann, auf die als SIMD 8-Element-Vektor von 32-Bit-Datenelementen zugegriffen werden kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel hat jeder Thread der Ausführungseinheit Zugriff auf 4 KByte innerhalb des GRF 3824, obwohl die Ausführungseinheiten nicht so begrenzt sind und in anderen Ausführungsbeispielen mehr oder weniger Registerressourcen bereitgestellt werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können bis zu sieben Threads gleichzeitig ausgeführt werden, obwohl die Anzahl der Threads pro Ausführungseinheit auch je nach Ausführungsbeispiel variieren kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel, in dem sieben Threads auf 4 KByte zugreifen können, kann das GRF 3824 insgesamt 27 KByte speichern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können flexible Adressierungsmodi die gemeinsame Adressierung von Registern ermöglichen, um effektiv breitere Register aufzubauen oder gestrichelte rechteckige Blockdatenstrukturen zu repräsentieren.In at least one embodiment, graphics execution unit 3808 may concurrently issue multiple instructions, each of which may be different instructions. In at least one embodiment, thread arbiter 3822 of graphics execution unit thread 3808 may send instructions to one of dispatch unit 3830, branch unit 3842, or SIMD FPU(s) 3834 for execution. In at least one embodiment, each execution thread can access 128 general purpose registers in the GRF 3824, with each register capable of storing 32 bytes accessible as a SIMD 8-element vector of 32-bit data elements. In at least one embodiment, each execution unit thread has access to 4K bytes within the GRF 3824, although the execution units are not so limited and in other embodiments more or fewer register resources may be provided. In at least one embodiment, up to seven threads may be executing concurrently, although the number of threads per execution unit may also vary by embodiment. In at least one embodiment, where seven threads can access 4K bytes, the GRF 3824 can store a total of 27K bytes. In at least one embodiment, flexible addressing modes may allow registers to be addressed together to effectively build wider registers or to represent dashed rectangular block data structures.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Speicheroperationen, Abtasteroperationen und andere Systemkommunikationen mit längerer Latenzzeit über „Sende“ Befehle versandt, die von der nachrichtenübergebenden Sendeeinheit 3830 ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Verzweigungsbefehle an eine dedizierte Verzweigungseinheit 3832 gesendet, um die SIMD-Divergenz und schließlich die Konvergenz zu erleichtern.In at least one embodiment, memory operations, scanner operations, and other higher latency system communications are dispatched via "send" commands executed by the messaging sending unit 3830 . In at least one embodiment, branch instructions are sent to a dedicated branch unit 3832 to facilitate SIMD divergence and eventual convergence.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Graphik-Ausführungseinheit 3808 eine oder mehrere SIMD-Gleitkommaeinheiten (FPU(s)) 3834 zur Durchführung von Gleitkommaoperationen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel unterstützen die FPU(s) 3834 auch die Ganzzahlberechnung. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können FPU(s) 3834 SIMD bis zu M 32-Bit-Gleitkomma- (oder Ganzzahl-) Operationen oder SIMD bis zu 2M 16-Bit-Ganzzahl- oder 16-Bit-Gleitkomma-Operationen ausführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist mindestens eine der FPU(s) mit erweiterten mathematischen Funktionen ausgestattet, um transzendente mathematische Funktionen mit hohem Durchsatz und 64-Bit-Gleitkomma-Operationen mit doppelter Genauigkeit zu unterstützen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist auch ein Satz von ganzzahligen 8-Bit-SIMD-ALUs 3835 vorhanden, die speziell optimiert werden können, um Operationen durchzuführen, die mit maschinellen Lernberechnungen assoziiert sind.In at least one embodiment, graphics execution unit 3808 includes one or more SIMD floating point units (FPU(s)) 3834 for performing floating point operations. In at least one embodiment, FPU(s) 3834 also support integer math. In at least one embodiment, FPU(s) 3834 may perform SIMD up to M 32-bit floating point (or integer) operations, or SIMD up to 2M 16-bit integer or 16-bit floating point operations. In at least one embodiment, at least one of the FPU(s) is equipped with extended math functions to support high throughput transcendent math functions and 64-bit double-precision floating-point operations. In at least one embodiment, there is also a set of 8-bit integer SIMD ALUs 3835 that can be specifically optimized to perform operations associated with machine learning computations.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Arrays aus mehreren Instanzen von Grafikkern-Array 3808 in einer Grafik-Unterkerngruppierung (z.B. einem Unterabschnitt) instanziiert werden. In mindestens einer Einheit der Ausführungseinheit 3808 in mindestens einem Ausführungsbeispiel können Befehle über eine Vielzahl von Ausführungskanälen ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird jeder Thread, der auf der Graphik-Ausführungseinheit 3808 ausgeführt wird, in einem anderen Kanal ausgeführt.In at least one embodiment, arrays of multiple instances of graphics core array 3808 may be instantiated into a graphics sub-core grouping (e.g., subsection). In at least one unit of execution unit 3808 in at least one embodiment, instructions may be executed through a variety of execution channels. In at least one embodiment, each thread executing on graphics execution unit 3808 executes in a different channel.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Teile oder die gesamte Inferenz und/oder Trainingslogik 1415 in die Ausführungslogik 3800 integriert werden. Darüber hinaus können in mindestens einem Ausführungsbeispiel Inferenzieren und/oder Trainieren von Operationen, die hierin beschrieben werden, andere Logiken als die in 14A oder 15B dargestellte Logik verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Gewichtsparameter in einem On-Chip- oder Off-Chip-Speicher und/oder Registern (gezeigt oder nicht gezeigt) gespeichert werden, die ALUs der Ausführungslogik 3800 so konfigurieren, dass sie einen oder mehrere hier beschriebene Algorithmen für maschinelles Lernen, Architekturen, Anwendungsfälle oder Trainingstechniken für neuronale Netze ausführen können.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, some or all of the inference and/or training logic 1415 may be incorporated into the execution logic 3800 . Additionally, in at least one embodiment, inferencing and/or training operations described herein may use logic other than that described in 14A or 15B logic shown can be used. In at least one embodiment, weight parameters may be stored in on-chip or off-chip memory and/or registers (shown or not) that configure ALUs of execution logic 3800 to implement one or more machine learning algorithms described herein , architectures, use cases or training techniques for neural networks.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann mittels der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuerungssystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a processor as described above.

39 zeigt eine Parallelverarbeitungseinheit („PPU“) 3900 nach mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die PPU 3900 mit maschinenlesbarem Code konfiguriert, der, wenn er von der PPU 3900 ausgeführt wird, die PPU 3900 veranlasst, einige oder alle der in dieser Offenbarung beschriebenen Prozesse und Techniken auszuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist PPU 3900 ein Multithread-Prozessor, der auf einem oder mehreren Geräten mit integrierten Schaltkreisen implementiert ist und Multithreading als Latenzverringerungstechnik verwendet, die dafür ausgelegt ist, computerlesbare Befehle (auch als maschinenlesbare Befehle oder einfach nur Befehle bezeichnet) auf mehreren Threads parallel zu verarbeiten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel bezieht sich ein Thread auf einen Ausführungsthread und ist eine Instanziierung eines Befehlssatzes, der so konfiguriert ist, dass er von PPU 3900 ausgeführt wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist PPU 3900 eine Grafikverarbeitungseinheit („GPU“), die so konfiguriert ist, dass sie eine Grafik-Rendering-Pipeline für die Verarbeitung dreidimensionaler („3D“) Grafikdaten implementiert, um zweidimensionale („2D“) Bilddaten für die Anzeige auf einem Anzeigegerät, wie z.B. einem Flüssigkristallanzeigegerät („LCD“), zu erzeugen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird PPU 3900 verwendet, um Berechnungen wie lineare Algebra-Operationen und maschinelle Lernvorgänge durchzuführen. 39 illustriert ein Beispiel für einen Parallelprozessor nur zur Veranschaulichung und ist als ein nicht einschränkendes Beispiel für Prozessorarchitekturen zu verstehen, die im Rahmen dieser Offenlegung in Betracht gezogen werden können, wobei jeder geeignete Prozessor als Ergänzung und/oder Ersatz dafür eingesetzt werden kann. 39 12 shows a parallel processing unit (“PPU”) 3900 according to at least one embodiment. In at least one embodiment, PPU 3900 is configured with machine-readable code that, when executed by PPU 3900, causes PPU 3900 to execute some or all of the Execute processes and techniques described in the disclosure. In at least one embodiment, PPU 3900 is a multithreaded processor implemented on one or more integrated circuit devices and uses multithreading as a latency reduction technique designed to execute computer-readable instructions (also referred to as machine-readable instructions or just instructions) on multiple threads to process in parallel. In at least one embodiment, a thread refers to a thread of execution and is an instantiation of an instruction set configured to be executed by PPU 3900. In at least one embodiment, PPU 3900 is a graphics processing unit ("GPU") configured to implement a graphics rendering pipeline for processing three-dimensional ("3D") graphics data to generate two-dimensional ("2D") image data for the generate a display on a display device, such as a liquid crystal display ("LCD") device. In at least one embodiment, PPU 3900 is used to perform computations such as linear algebra operations and machine learning operations. 39 Figure 13 illustrates an example of a parallel processor for purposes of illustration only and is intended as a non-limiting example of processor architectures contemplated by this disclosure, where any suitable processor may be substituted and/or supplemented.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind eine oder mehrere PPUs 3900 konfiguriert, um High Performance Computing („HPC“), Rechenzentren und Anwendungen des maschinellen Lernens zu beschleunigen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die PPU 3900 so konfiguriert, dass sie Systeme und Anwendungen für das Deep Learning beschleunigt, darunter die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele: autonome Fahrzeugplattformen, Deep Learning, hochgenaue Sprach-, Bild-, Texterkennungssysteme, intelligente Videoanalyse, Molekularsimulationen, Arzneimittelentdeckung, Krankheitsdiagnose, Wettervorhersage, Analyse großer Datenmengen, Astronomie, Molekulardynamiksimulation, Finanzmodellierung, Robotik, Fabrikautomatisierung, Echtzeit-Sprachübersetzung, Optimierungen der Online-Suche und personalisierte Benutzerempfehlungen und vieles mehr.In at least one embodiment, one or more PPUs 3900 are configured to accelerate high performance computing ("HPC"), data centers, and machine learning applications. In at least one embodiment, the PPU 3900 is configured to accelerate systems and applications for deep learning, including but not limited to the following: autonomous vehicle platforms, deep learning, high accuracy speech, image, text recognition systems, intelligent video analytics, molecular simulations, Drug discovery, disease diagnosis, weather forecasting, big data analysis, astronomy, molecular dynamics simulation, financial modeling, robotics, factory automation, real-time language translation, online search optimizations and personalized user recommendations, and much more.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die PPU 3900, ohne Einschränkung, eine Eingabe/Ausgabe-Einheit („E/A“) 3906, eine Frontend-Einheit 3910, eine Planereinheit 3912, eine Arbeitsverteilungseinheit 3914, einen Hub 3916, eine Crossbar („Xbar“) 3920, einen oder mehrere allgemeine Verarbeitungscluster („GPCs“) 3918 und eine oder mehrere Partitionseinheiten („Speicher-Partitionseinheiten“) 3922. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die PPU 3900 mit einem Host-Prozessor oder anderen PPUs 3900 über eine oder mehrere Hochgeschwindigkeits-GPU-Verbindungen („GPU-Verbindungen“) 3908 verbunden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist PPU 3900 über eine Verbindung (engl. interconnect) 3902 mit einem Host-Prozessor oder anderen peripheren Geräten verbunden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist PPU 3900 mit einem lokalen Speicher verbunden, der ein oder mehrere Speichergeräte („Speicher“) 3904 umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen die Speicherbausteine 3904 ohne Einschränkung einen oder mehrere Dynamic Random Access Memory („DRAM“)-Bausteine. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind eine oder mehrere DRAM-Bausteine als Speichersubsysteme mit hoher Bandbreite (engl. high-bandwidth memory, „HBM“) konfiguriert und/oder konfigurierbar, wobei in jedem Gerät mehrere DRAM-Chips gestapelt sind.In at least one embodiment, the PPU 3900 includes, without limitation, an input/output ("I/O") unit 3906, a front-end unit 3910, a scheduler unit 3912, a work distribution unit 3914, a hub 3916, a crossbar ("Xbar ’) 3920, one or more general purpose processing clusters (“GPCs”) 3918, and one or more partition units (“memory partition units”) 3922. In at least one embodiment, the PPU 3900 communicates with a host processor or other PPUs 3900 via one or more High Speed GPU Connections (“GPU Connections”) 3908 connected. In at least one embodiment, PPU 3900 is connected to a host processor or other peripheral devices via interconnect 3902 . In at least one embodiment, PPU 3900 is coupled to local storage, which includes one or more storage devices (“storage”) 3904 . In at least one embodiment, memory devices 3904 include, without limitation, one or more Dynamic Random Access Memory ("DRAM") devices. In at least one embodiment, one or more DRAM devices are configured and/or configurable as high-bandwidth memory (“HBM”) memory subsystems, with multiple DRAM chips stacked in each device.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann sich die GPU-Hochgeschwindigkeits-Verbindung 3908 auf eine drahtgebundene, mehrspurige Kommunikationsverbindung beziehen, die von Systemen zur Skalierung und Einbeziehung einer oder mehrerer PPUs 3900 in Kombination mit einer oder mehreren zentralen Verarbeitungseinheiten („CPUs“) verwendet wird, die Cache-Kohärenz zwischen PPUs 3900 und CPUs sowie CPU-Mastering unterstützt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Daten und/oder Befehle durch die GPU-Hochgeschwindigkeits-Verbindungseinheit 3908 über den Hub 3916 zu/von anderen Einheiten der PPU 3900 übertragen, wie z.B. einer oder mehreren Copy-Engines, Videokodierern, Videodekodierern, Energieverwaltungseinheiten und anderen Komponenten, die in 39 nicht explizit gezeigt sein können.In at least one embodiment, GPU high-speed link 3908 may refer to a wired, multi-lane communication link used by systems to scale and incorporate one or more PPUs 3900 in combination with one or more central processing units ("CPUs") that Cache coherency between PPUs 3900 and CPUs as well as CPU mastering supported. In at least one embodiment, data and/or commands are transmitted through the GPU high-speed interconnect unit 3908 via the hub 3916 to/from other units of the PPU 3900, such as one or more copy engines, video encoders, video decoders, power management units, and other components. in the 39 cannot be shown explicitly.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die E/A-Einheit 3906 so konfiguriert, dass sie Kommunikationen (z. B. Befehle, Daten) von einem Host-Prozessor (nicht in 39 gezeigt) über den Systembus 3902 sendet und empfängt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kommuniziert die E/A-Einheit 3906 mit dem Host-Prozessor direkt über den Systembus 3902 oder über ein oder mehrere zwischengeschaltete Geräte wie z.B. eine Speicherbrücke. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die E/A-Einheit 3906 mit einem oder mehreren anderen Prozessoren, wie z.B. einer oder mehreren PPUs 3900, über den Systembus 3902 kommunizieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel implementiert die E/A-Einheit 3906 eine Peripheral Component Interconnect Express („PCIe“)-Schnittstelle für die Kommunikation über einen PCIe-Bus. In mindestens einem Ausführungsbeispiel implementiert die E/A-Einheit 3906 Schnittstellen für die Kommunikation mit externen Geräten.In at least one embodiment, I/O unit 3906 is configured to receive communications (e.g., commands, data) from a host processor (not in 39 shown) transmits and receives over the 3902 system bus. In at least one embodiment, I/O unit 3906 communicates with the host processor directly over system bus 3902 or through one or more intermediary devices such as a memory bridge. In at least one embodiment, I/O unit 3906 may communicate with one or more other processors, such as one or more PPUs 3900, via system bus 3902. In at least one embodiment, I/O unit 3906 implements a Peripheral Component Interconnect Express ("PCIe") interface for communicating over a PCIe Bus. In at least one embodiment, I/O unit 3906 implements interfaces for communicating with external devices.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel dekodiert die E/A-Einheit 3906 über den Systembus 3902 empfangene Pakete. In mindestens einem Ausführungsbeispiel repräsentieren mindestens einige Pakete Befehle, die so konfiguriert sind, dass sie die PPU 3900 veranlassen, verschiedene Operationen durchzuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel überträgt die E/A-Einheit 3906 dekodierte Befehle an verschiedene andere Einheiten der PPU 3900, wie durch Befehle spezifiziert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Befehle an die Frontend-Einheit 3910 und/oder an den Hub 3916 oder andere Einheiten der PPU 3900 wie z.B. eine oder mehrere Copy-Engines, einen Videokodierer, einen Videodekodierer, eine Energieverwaltungseinheit usw. übertragen. (nicht ausdrücklich in 39 gezeigt). In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die E/A-Einheit 3906 so konfiguriert, dass sie die Kommunikation zwischen und zwischen verschiedenen logischen Einheiten von PPU 3900 weiterleitet.In at least one embodiment, I/O unit 3906 decodes packets received over system bus 3902 . In at least one embodiment, at least some packets represent instructions configured to cause PPU 3900 to perform various operations. In at least one embodiment, I/O unit 3906 transmits decoded commands to various other units of PPU 3900 as specified by commands. In at least one embodiment, commands are transmitted to the front end unit 3910 and/or the hub 3916 or other units of the PPU 3900 such as one or more copy engines, a video encoder, a video decoder, a power management unit, and so forth. (not expressly in 39 shown). In at least one embodiment, I/O unit 3906 is configured to route communications between and between different PPU 3900 logical units.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kodiert ein vom Host-Prozessor ausgeführtes Programm einen Befehlsstrom in einem Puffer, der PPU 3900 Arbeitslasten zur Verarbeitung bereitstellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Arbeitslast Befehle und Daten, die von diesen Befehle verarbeitet werden sollen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Puffer ein Bereich in einem Speicher, auf den sowohl der Host-Prozessor als auch die PPU 3900 zugreifen kann (z.B. Lesen/Schreiben) - eine Host-Schnittstelleneinheit kann so konfiguriert sein, dass sie über Speicheranforderungen, die über den Systembus 3902 von der E/A-Einheit 3906 über den Systembus 3902 übertragen werden, auf den Puffer in einem mit dem Systembus 3902 verbundenen Systemspeicher zugreift. In mindestens einem Ausführungsbeispiel schreibt der Host-Prozessor einen Befehlsstrom in den Puffer und sendet dann einen Zeiger auf den Beginn des Befehlsstroms an PPU 3900, so dass die Frontend-Einheit 3910 Zeiger auf einen oder mehrere Befehlsströme empfängt und einen oder mehrere Befehlsströme verwaltet, Befehle aus Befehlsströmen liest und Befehle an verschiedene Einheiten von PPU 3900 weiterleitet.In at least one embodiment, a program executed by the host processor encodes an instruction stream in a buffer that provides PPU 3900 workloads for processing. In at least one embodiment, a workload includes instructions and data to be processed by those instructions. In at least one embodiment, the buffer is an area in memory that is accessible (e.g., read/write) by both the host processor and the PPU 3900 - a host interface unit may be configured to handle memory requests that exceed the system bus 3902 from the I/O unit 3906 via the system bus 3902 accesses the buffer in a system memory connected to the system bus 3902. In at least one embodiment, the host processor writes an instruction stream to the buffer and then sends a pointer to the beginning of the instruction stream to PPU 3900 so that front end unit 3910 receives pointers to one or more instruction streams and manages one or more instruction streams, instructions reads from command streams and forwards commands to various units of PPU 3900.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Frontend-Einheit 3910 mit der Planereinheit 3912 gekoppelt, die verschiedene GPCs 3918 für die Verarbeitung von Aufgaben konfiguriert, die durch einen oder mehrere Befehlsströme definiert sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Planereinheit 3912 so konfiguriert, dass sie Statusinformationen zu verschiedenen von der Planereinheit 3912 verwalteten Aufgaben verfolgt, wobei Statusinformationen angeben können, welchem der GPCs 3918 eine Aufgabe zugeordnet ist, ob die Aufgabe aktiv oder inaktiv ist, welche Prioritätsstufe mit der Aufgabe assoziiert ist usw. In mindestens einem Ausführungsbeispiel plant die Planereinheit 3912 die Ausführung einer Vielzahl von Aufgaben auf einem oder mehreren GPCs 3918.In at least one embodiment, the front-end unit 3910 is coupled to the scheduler unit 3912, which configures various GPCs 3918 to process tasks defined by one or more instruction streams. In at least one embodiment, the scheduler unit 3912 is configured to track status information about various tasks managed by the scheduler unit 3912, where status information may indicate which of the GPCs 3918 a task is associated with, whether the task is active or inactive, the priority level associated with the task is associated, etc. In at least one embodiment, scheduler unit 3912 schedules execution of a variety of tasks on one or more GPCs 3918.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Planereinheit 3912 mit der Arbeitsverteilungseinheit 3914 gekoppelt, die so konfiguriert ist, dass sie Aufgaben zur Ausführung auf GPCs 3918 verteilt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verfolgt die Arbeitsverteilungseinheit 3914 eine Anzahl geplanter Aufgaben, die von der Planereinheit 3912 empfangen werden, und die Arbeitsverteilungseinheit 3914 verwaltet einen Pool ausstehender Aufgaben und einen Pool aktiver Aufgaben für jeden der GPCs 3918. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der Pool ausstehender Aufgaben eine Anzahl von Slots (z.B. 32 Slots), die Aufgaben enthalten, die der Verarbeitung durch eine bestimmte GPC 3918 zugewiesen sind; der Pool aktiver Aufgaben kann eine Anzahl von Slots (z.B. 4 Slots) für Aufgaben umfassen, die von den GPCs 3918 aktiv verarbeitet werden, so dass, wenn eine der GPCs 3918 die Ausführung einer Aufgabe abschließt, diese Aufgabe aus dem Pool aktiver Aufgaben für GPC 3918 verdrängt wird und eine der anderen Aufgaben aus dem Pool ausstehender Aufgaben ausgewählt und zur Ausführung auf GPC 3918 geplant wird. In at least one embodiment, the scheduler unit 3912 is coupled to the work distribution unit 3914, which is configured to distribute tasks to GPCs 3918 for execution. In at least one embodiment, the work distribution unit 3914 keeps track of a number of scheduled tasks received from the scheduler unit 3912, and the work distribution unit 3914 maintains a pending task pool and an active task pool for each of the GPCs 3918. In at least one embodiment, the pending task pool includes a number of slots (e.g., 32 slots) containing tasks assigned for processing by a particular GPC 3918; the active task pool may include a number of slots (e.g., 4 slots) for tasks that are being actively processed by the GPCs 3918 such that when one of the GPCs 3918 completes execution of a task, that task is removed from the active task pool for GPC 3918 is preempted and one of the other tasks is selected from the pool of pending tasks and scheduled to run on GPC 3918.

Wenn in mindestens einem Ausführungsbeispiel eine aktive Aufgabe auf GPC 3918 inaktiv ist, z.B. während sie darauf wartet, dass eine Datenabhängigkeit aufgelöst wird, wird die aktive Aufgabe aus GPC 3918 verdrängt und an den Pool der ausstehenden Aufgaben zurückgegeben, während eine andere Aufgabe aus dem Pool der ausstehenden Aufgaben ausgewählt und für die Ausführung auf GPC 3918 geplant wird.In at least one embodiment, when an active task is idle on GPC 3918, e.g. while waiting for a data dependency to be resolved, the active task is evicted from GPC 3918 and returned to the pool of pending tasks while another task is removed from the pool of pending tasks is selected and scheduled to run on GPC 3918.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kommuniziert die Arbeitsverteilungseinheit 3914 mit einem oder mehreren GPCs 3918 über die XBar 3920. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die XBar 3920 ein Verbindungsnetzwerk, das viele Einheiten der PPU 3900 mit anderen Einheiten der PPU 3900 koppelt und so konfiguriert werden kann, dass die Arbeitsverteilungseinheit 3914 mit einem bestimmten GPC 3918 gekoppelt wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können auch eine oder mehrere andere Einheiten von PPU 3900 über den Hub 3916 an die XBar 3920 angeschlossen sein.In at least one embodiment, the work distribution unit 3914 communicates with one or more GPCs 3918 via the XBar 3920. In at least one embodiment, the XBar 3920 is an interconnection network that couples many units of the PPU 3900 to other units of the PPU 3900 and can be configured to the work distribution unit 3914 is paired with a particular GPC 3918 . In at least one embodiment, one or more other units of PPU 3900 may also be connected to XBar 3920 via hub 3916 .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die Aufgaben von der Planereinheit 3912 verwaltet und von der Arbeitsverteilungs-Einheit 3914 an eine der GPCs 3918 geschickt. GPC 3918 ist konfiguriert, um Aufgaben zu verarbeiten und Ergebnisse zu erzeugen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Ergebnisse von anderen Aufgaben innerhalb von GPC 3918 verwendet, über XBar 3920 an ein anderes GPC 3918 weitergeleitet oder im Speicher 3904 gespeichert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Ergebnisse über Partitionseinheiten 3922 in den Speicher 3904 geschrieben werden, die eine Speicherschnittstelle zum Lesen und Schreiben von Daten in den/aus dem Speicher 3904 implementieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Ergebnisse über die GPU-Hochgeschwindigkeitsverbindung 3908 an eine andere PPU 3904 oder CPU übertragen werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die PPU 3900 ohne Einschränkung eine Anzahl U von Partitionseinheiten 3922, die der Anzahl der mit der PPU 3900 gekoppelten separaten und unterschiedlichen Speichergeräte 3904 entspricht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die Partitionseinheit 3922 in Verbindung mit 41 hierin ausführlicher beschrieben.In at least one embodiment, the tasks are managed by the scheduler unit 3912 and dispatched to one of the GPCs 3918 by the work distribution unit 3914 . GPC 3918 is configured to process tasks and produce results. In at least one embodiment, the results may be used by other tasks within GPC 3918, forwarded to another GPC 3918 via XBar 3920, or stored in memory 3904. In at least one embodiment, results may be written to memory 3904 via partition units 3922 that implement a memory interface for reading and writing data to/from memory 3904 . In at least one embodiment, results can be transmitted to another PPU 3904 or CPU via the GPU high speed link 3908 . In at least one embodiment, the PPU 3900 includes, without limitation, a number U of partition units 3922 equal to the number of separate and distinct storage devices 3904 coupled to the PPU 3900 . In at least one embodiment, the partition unit 3922 is used in conjunction with 41 described in more detail herein.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel führt ein Host-Prozessor einen Treiberkernel aus, der eine Anwendungsprogrammierschnittstelle („API“) implementiert, die es einer oder mehreren auf dem Host-Prozessor ausgeführten Anwendungen ermöglicht, Operationen für die Ausführung auf der PPU 3900 zu planen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden mehrere Rechenanwendungen gleichzeitig von PPU 3900 ausgeführt, und die PPU 3900 stellt Isolierung, Dienstgüte („QoS“) und unabhängige Adressräume für mehrere Rechenanwendungen bereit. In mindestens einem Ausführungsbeispiel erzeugt eine Anwendung Befehle (z. B. in Form von API-Aufrufen), die den Treiberkernel veranlassen, eine oder mehrere Tasks zur Ausführung durch die PPU 3900 zu generieren, und der Treiberkernel gibt Tasks an einen oder mehrere Datenströme aus, die von der PPU 3900 verarbeitet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jede Aufgabe eine oder mehrere Gruppen verwandter Threads, die als Warp bezeichnet werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Warp eine Vielzahl verwandter Threads (z.B. 32 Threads), die parallel ausgeführt werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können sich kooperierende Threads auf eine Vielzahl von Threads beziehen, die Befehle zur Ausführung von Aufgaben enthalten und die Daten über einen gemeinsamen Speicher austauschen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Threads und kooperierende Threads in Übereinstimmung mit mindestens einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit 41 ausführlicher beschrieben.In at least one embodiment, a host processor runs a driver kernel that implements an application programming interface ("API") that allows one or more applications running on the host processor to schedule operations for execution on the PPU 3900. In at least one embodiment, multiple computing applications are executed concurrently by PPU 3900, and PPU 3900 provides isolation, quality of service ("QoS"), and independent address spaces for multiple computing applications. In at least one embodiment, an application generates commands (e.g., in the form of API calls) that cause the driver kernel to generate one or more tasks for execution by the PPU 3900, and the driver kernel issues tasks to one or more data streams , which are processed by the PPU 3900. In at least one embodiment, each task includes one or more groups of related threads, which may be referred to as a warp. In at least one embodiment, a warp includes a plurality of related threads (eg, 32 threads) that may execute in parallel. In at least one embodiment, cooperating threads may refer to a plurality of threads that contain instructions to perform tasks and that exchange data over a shared memory. In at least one embodiment, threads and cooperating threads are described in accordance with at least one embodiment in connection with 41 described in more detail.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein Deep-Learning-Anwendungsprozessor verwendet, um ein maschinelles Lernmodell, wie z.B. ein neuronales Netzwerk, zu trainieren, um die der PPU 3900 bereitgestellten Informationen vorherzusagen oder abzuleiten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird der Deep-Learning-Anwendungsprozessor 3900 verwendet, um auf der Grundlage eines trainierten maschinellen Lernmodells (z.B. eines neuronalen Netzes), das von einem anderen Prozessor oder System oder von der PPU 3900 trainiert wurde, Informationen abzuleiten oder vorherzusagen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann PPU 3900 verwendet werden, um einen oder mehrere der hier beschriebenen Anwendungsfälle für neuronale Netze durchzuführen.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, a deep learning application processor is used to train a machine learning model, such as a neural network, to predict or infer the information provided to PPU 3900 . In at least one embodiment, the deep learning application processor 3900 is used to infer or predict information based on a trained machine learning model (e.g., a neural network) trained by another processor or system or by the PPU 3900. In at least one embodiment, PPU 3900 may be used to perform one or more of the neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann mittels der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuerungssystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a processor as described above.

40 zeigt einen allgemeinen Verarbeitungscluster („GPC“) 4000 gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist GPC 4000 der GPC 3918 aus 39. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder GPC 4000 ohne Einschränkung eine Anzahl von Hardware-Einheiten für Verarbeitungsaufgaben, und jeder GPC 4000 umfasst ohne Einschränkung einen Pipeline-Verwalter 4002, eine Pre-Raster Operations Unit („PROP“) 4004, eine Raster-Engine 4008, eine Arbeitsverteilungs-Crossbar (engl. Work Distribution Crossbar, „WDX“) 4016, eine Speicherverwaltungseinheit (engl. Memory Management Unit, „MMU“) 4018, einen oder mehrere Datenverarbeitungs-Cluster (engl. Data Processing Cluster, „DPCs“) 4006 sowie jede geeignete Kombination von Elementen. 40 12 shows a general processing cluster (“GPC”) 4000 in accordance with at least one embodiment. In at least one embodiment, GPC 4000 is GPC 3918 off 39 . In at least one embodiment, each GPC 4000 includes, without limitation, a number of hardware units for processing tasks, and each GPC 4000 includes, without limitation, a pipeline manager 4002, a pre-raster operations unit ("PROP") 4004, a raster engine 4008 , a work distribution crossbar (“WDX”) 4016, a memory management unit (“MMU”) 4018, one or more data processing clusters (“DPCs”) 4006 and any suitable combination of elements.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird der Betrieb von GPC 4000 vom Pipeline-Verwalter 4002 gesteuert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwaltet der Pipeline-Verwalter 4002 die Konfiguration eines oder mehrerer DPCs 4006 für die Verarbeitung der GPC 4000 zugewiesenen Aufgaben. In mindestens einem Ausführungsbeispiel konfiguriert der Pipeline-Verwalter 4002 mindestens eine von einer oder mehreren DPCs 4006, um mindestens einen Teil einer Pipeline zum Rendern von Grafiken zu implementieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist DPC 4006 so konfiguriert, dass er ein Schattierungsprogramm auf einem programmierbaren Streaming-Multiprozessor („SM“) 4014 ausführt. In mindestens einem der Ausführungsbeispiele ist der Pipeline-Verwalter 4002 so konfiguriert, dass er von einer Arbeitsverteilungseinheit empfangene Pakete an geeignete logische Einheiten innerhalb von GPC 4000 weiterleitet, und einige Pakete können an Hardware-Einheiten mit fester Funktionalität in PROP 4004 und/oder der Raster-Engine 4008 weitergeleitet werden, während andere Pakete an DPCs 4006 zur Verarbeitung durch eine Primitiv-Engine 4012 oder SM 4014 weitergeleitet werden können. In mindestens einem Ausführungsbeispiel konfiguriert der Pipeline-Verwalter 4002 mindestens eine der DPCs 4006 zur Implementierung eines Modells eines neuronalen Netzwerks und/oder einer Rechenpipeline.In at least one embodiment, the operation of GPC 4000 is controlled by pipeline manager 4002 . In at least one embodiment, pipeline manager 4002 manages the configuration of one or more DPCs 4006 for processing GPC 4000 assigned tasks. in minutes In at least one embodiment, pipeline manager 4002 configures at least one of one or more DPCs 4006 to implement at least a portion of a graphics rendering pipeline. In at least one embodiment, DPC 4006 is configured to run a shading program on a streaming programmable multiprocessor ("SM") 4014 . In at least one of the embodiments, the pipeline manager 4002 is configured to forward packets received from a work distribution unit to appropriate logical units within GPC 4000, and some packets may be sent to hardware units with fixed functionality in PROP 4004 and/or the grid Engine 4008 may be forwarded, while other packets may be forwarded to DPCs 4006 for processing by a primitive engine 4012 or SM 4014. In at least one embodiment, the pipeline manager 4002 configures at least one of the DPCs 4006 to implement a neural network model and/or a computational pipeline.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die PROP-Einheit 4004 so konfiguriert, dass sie die von der Engine 4008 und den DPCs 4006 erzeugten Daten an eine Raster Operations („ROP“)-Einheit in der Partitionseinheit 3922 weiterleitet, die oben in Verbindung mit 39 ausführlicher beschrieben ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die PROP-Einheit 4004 so konfiguriert, dass sie Optimierungen für die Farbmischung durchführt, Pixeldaten organisiert, Adressübersetzungen durchführt und vieles mehr. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Rasterengine 4008 ohne Einschränkung eine Reihe von Hardware-Einheiten mit fester Funktionalität, die so konfiguriert sind, dass sie verschiedene Rasteroperationen durchführen, und die Rasterengine 4008 umfasst ohne Einschränkung eine Setup-Engine, eine Grobraster-Engine, eine Culling-Engine, eine Clipping-Engine, eine Feinraster-Engine, eine Tile-Coalescing-Engine und jede geeignete Kombination davon. In mindestens einem Ausführungsbeispiel empfängt die Setup-Engine transformierte Vertices und erzeugt Ebenengleichungen, die mit einem durch Vertices definierten geometrischen Primitiv assoziiert sind; Ebenengleichungen werden an die Grob-Raster-Engine übertragen, um Abdeckungsinformationen (z.B. eine x-, y-Abdeckungsmaske für eine Kachel) für das Primitiv zu erzeugen; die Ausgabe der Grob-Raster-Engine wird an die Culling-Engine übertragen, wo Fragmente, die mit dem Primitiv assoziiert sind und einen z-Test nicht bestehen, ausgeblendet werden, und an eine Clipping-Engine übertragen, wo Fragmente, die außerhalb eines Sichtkegels liegen, abgeschnitten werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die Fragmente, die das Clipping und Culling überleben, an die Feinraster-Engine weitergeleitet, um Attribute für Pixelfragmente basierend auf den von der Setup-Engine erzeugten Ebenengleichungen zu erzeugen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Ausgabe der Engine 4008 Fragmente, die von einer beliebigen geeigneten Entität verarbeitet werden, z.B. von einem in dem DPC 4006 implementierten Fragment-Schattierer.In at least one embodiment, PROP unit 4004 is configured to forward the data generated by engine 4008 and DPCs 4006 to a raster operations ("ROP") unit in partition unit 3922, described above in connection with 39 is described in more detail. In at least one embodiment, the PROP unit 4004 is configured to perform color mixing optimizations, organize pixel data, perform address translations, and more. In at least one embodiment, raster engine 4008 includes, without limitation, a set of fixed functionality hardware units configured to perform various raster operations, and raster engine 4008 includes, without limitation, a setup engine, a coarse raster engine, a culling engine, a clipping engine, a fine rasterization engine, a tile coalescing engine, and any suitable combination thereof. In at least one embodiment, the setup engine receives transformed vertices and generates plane equations associated with a geometric primitive defined by vertices; Plane equations are passed to the coarse raster engine to generate coverage information (eg, an x,y coverage mask for a tile) for the primitive; the output of the coarse raster engine is sent to the culling engine, where fragments associated with the primitive that fail a z-test are hidden, and to a clipping engine, where fragments that fall outside a Visibility cone are cut off. In at least one embodiment, the fragments that survive clipping and culling are passed to the fine raster engine to generate attributes for pixel fragments based on the plane equations generated by the setup engine. In at least one embodiment, the output of engine 4008 includes fragments that are processed by any suitable entity, such as a fragment shader implemented in DPC 4006 .

Jeder in GPC 4000 enthaltene DPC 4006 besteht in mindestens einem Ausführungsbeispiel aus, ohne Einschränkung, einem M-Pipe-Controller („MPC“) 4010; der Primitiv-Engine 4012; einer oder mehreren SMs 4014 und einer beliebigen geeigneten Kombination davon. In mindestens einem Ausführungsbeispiel steuert MPC 4010 den Betrieb von DPC 4006 und leitet die vom Pipeline-Verwalter 4002 empfangenen Pakete an geeignete Einheiten in DPC 4006 weiter. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Pakete, die mit einem Vertex assoziiert sind, an die Primitiv-Engine 4012 weitergeleitet, die so konfiguriert ist, dass sie Vertex-Attribute, die mit dem Vertex assoziiert sind, aus dem Speicher holt; im Gegensatz dazu können Pakete, die mit einem Schattierungsprogramm assoziiert sind, an SM 4014 weitergeleitet werden.Each DPC 4006 included in GPC 4000 consists, in at least one embodiment, of, without limitation, an M-Pipe Controller ("MPC") 4010; the primitive engine 4012; one or more SMs 4014 and any suitable combination thereof. In at least one embodiment, MPC 4010 controls the operation of DPC 4006 and forwards packets received from pipeline manager 4002 to appropriate entities in DPC 4006 . In at least one embodiment, packets associated with a vertex are forwarded to primitive engine 4012, which is configured to fetch vertex attributes associated with the vertex from memory; in contrast, packets associated with a shader program may be forwarded to SM 4014.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst SM 4014 ohne Einschränkung einen programmierbaren Streaming-Prozessor, der zur Verarbeitung von Aufgaben konfiguriert ist, die durch eine Anzahl von Threads repräsentiert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der SM 4014 mehrere Threads (engl. multi-threaded) und ist so konfiguriert, dass er die Vielzahl von Threads (z.B. 32 Threads) aus einer bestimmten Gruppe von Threads gleichzeitig ausführt und eine SIMD-Architektur („Single-Instruction, Multiple-Data“) implementiert, bei der jeder Thread in einer Gruppe von Threads (z.B. ein Warp) so konfiguriert ist, dass er einen anderen Datensatz auf der Basis desselben Befehlssatzes verarbeitet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel führen alle Threads in einer Gruppe von Threads dieselben Befehle aus. In mindestens einem Ausführungsbeispiel implementiert SM 4014 eine SIMT-Architektur („Single-Instruction, Multiple Thread“), wobei jeder Thread in einer Gruppe von Threads so konfiguriert ist, dass er einen anderen Datensatz auf der Grundlage desselben Befehlssatzes verarbeitet, wobei jedoch einzelne Threads in einer Gruppe von Threads während der Ausführung divergieren dürfen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden ein Programmzähler, ein Aufrufstapel und ein Ausführungszustand für jeden Warp aufrechterhalten, wodurch die Gleichzeitigkeit zwischen Warps und die serielle Ausführung innerhalb von Warps ermöglicht wird, wenn die Threads innerhalb eines Warps divergieren. In einem anderen Ausführungsbeispiel werden ein Programmzähler, ein Aufrufstapel und ein Ausführungszustand für jeden einzelnen Thread aufrechterhalten, wodurch gleiche Gleichzeitigkeit zwischen allen Threads innerhalb und zwischen Warps ermöglicht wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird der Ausführungszustand für jeden einzelnen Thread aufrechterhalten, und Threads, die dieselben Befehle ausführen, können konvergiert und parallel ausgeführt werden, um eine bessere Effizienz zu erzielen. Mindestens ein Ausführungsbeispiel von SM 4014 wird hierin ausführlicher beschrieben.In at least one embodiment, without limitation, SM 4014 includes a programmable streaming processor configured to process tasks represented by a number of threads. In at least one embodiment, SM 4014 is multi-threaded and configured to execute the plurality of threads (e.g., 32 threads) from a particular set of threads concurrently and adopts a single-threaded (SIMD) architecture. Instruction, Multiple-Data"), where each thread in a group of threads (e.g., a warp) is configured to process a different set of data based on the same instruction set. In at least one embodiment, all threads in a group of threads execute the same instructions. In at least one embodiment, SM 4014 implements a single-instruction, multiple-thread (SIMT) architecture, where each thread in a group of threads is configured to process a different set of data based on the same instruction set, but with individual threads in a group of threads are allowed to diverge during execution. In at least one embodiment, a program counter, call stack, and execution state are maintained for each warp, allowing for concurrency between warps and serial execution within warps when threads diverge within a warp. In another embodiment, a program counter, call stack, and execution state are maintained for each individual thread, allowing equal concurrency between all threads within and between warps. In at least one embodiment, execution state is maintained for each individual thread, and threads executing the same instructions can be converged and executed in parallel for better efficiency. At least one embodiment of SM 4014 is described in more detail herein.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel stellt die MMU 4018 eine Schnittstelle zwischen GPC 4000 und der Speicherpartitionseinheit (z.B. Partitionseinheit 3922 von 39) bereit, und stellt die MMU 4018 eine Übersetzung virtueller Adressen in physische Adressen, Speicherschutz und Arbitrierung von Speicheranforderungen bereit. In mindestens einem Ausführungsbeispiel stellt die MMU 4018 einen oder mehrere Übersetzungs-Lookaside-Puffer („TLBs“) für die Übersetzung virtueller Adressen in physische Adressen im Speicher bereit.In at least one embodiment, MMU 4018 provides an interface between GPC 4000 and the memory partition unit (eg, partition unit 3922 of 39 ) and MMU 4018 provides virtual address to physical address translation, memory protection, and arbitration of memory requests. In at least one embodiment, MMU 4018 provides one or more translation lookaside buffers ("TLBs") for translation of virtual addresses to physical addresses in memory.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein Deep-Learning-Anwendungsprozessor verwendet, um ein maschinelles Lernmodell, wie z.B. ein neuronales Netzwerk, zu trainieren, um Informationen vorherzusagen oder abzuleiten, die GPC 4000 zur Verfügung gestellt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird der GPC 4000 verwendet, um auf der Grundlage eines trainierten maschinellen Lernmodells (z.B. eines neuronalen Netzwerks), das von einem anderen Prozessor oder System oder von GPC 4000 trainiert wurde, Informationen abzuleiten oder vorherzusagen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann GPC 4000 verwendet werden, um einen oder mehrere der hier beschriebenen Anwendungsfälle für neuronale Netze durchzuführen.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, a deep learning application processor is used to train a machine learning model, such as a neural network, to predict or infer information provided to GPC 4000. In at least one embodiment, GPC 4000 is used to infer or predict information based on a trained machine learning model (eg, a neural network) trained by another processor or system or by GPC 4000 . In at least one embodiment, GPC 4000 may be used to perform one or more of the neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann mittels der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuerungssystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a processor as described above.

41 zeigt eine Speicher-Partitionseinheit 4100 einer Parallelverarbeitungseinheit („PPU“), gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst die Speicherpartitionseinheit 4100 ohne Einschränkung eine Rasteroperationen-Einheit (engl. raster operations, „ROP“) 4102, einen L2-Cache (engl. level two, „L2“) 4104, eine Speicherschnittstelle 4106 und jede geeignete Kombination davon. Die Speicherschnittstelle 4106 ist mit dem Speicher gekoppelt. Die Speicherschnittstelle 4106 kann 32-, 64-, 128-, 1024-Bit-Datenbusse oder ähnliches für die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung implementieren. In mindestens einem Ausführungsbeispiel enthält die PPU U Speicherschnittstellen 4106, eine Speicherschnittstelle 4106 pro Paar Partitionseinheiten 4100, wobei jedes Paar Partitionseinheiten 4100 mit einem entsprechenden Gerät verbunden ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die PPU beispielsweise mit bis zu Y Speichergeräten verbunden sein, wie z.B. mit Speicherstapeln mit hoher Bandbreite oder Speicher mit doppelter Grafikdatenrate, Version 5, synchroner Dynamic Random Access Memory („GDDR5 SDRAM“). 41 12 shows a memory partition unit 4100 of a parallel processing unit ("PPU"), according to at least one embodiment. In at least one embodiment, the memory partition unit 4100 includes, without limitation, a raster operations unit ("ROP") 4102, an L2 cache ("L2") 4104, a memory interface 4106, and any suitable combination thereof . The memory interface 4106 is coupled to the memory. The memory interface 4106 may implement 32, 64, 128, 1024 bit data buses or the like for high speed data transfer. In at least one embodiment, the PPU U includes memory interfaces 4106, one memory interface 4106 per pair of partition units 4100, with each pair of partition units 4100 being connected to a corresponding device. For example, in at least one embodiment, the PPU may be coupled to up to Y memory devices, such as high-bandwidth memory stacks or double graphics data rate memory, version 5, synchronous dynamic random access memory ("GDDR5 SDRAM").

In mindestens einem Ausführungsbeispiel implementiert die Speicherschnittstelle 4106 eine Speicherschnittstelle der zweiten Generation („HBM2“) mit hoher Bandbreite, wobei Y gleich der Hälfte von U ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel befinden sich die HBM2-Speicherstacks in demselben Gehäuse wie die PPU, wodurch erhebliche Strom- und Flächeneinsparungen im Vergleich zu herkömmlichen GDDR5-SDRAM-Systemen bereitgestellt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder HBM2-Stapel ohne Einschränkung vier Speicherbausteine und Y ist gleich 4, wobei jeder HBM2-Stapel zwei 128-Bit-Kanäle pro Baustein für insgesamt 8 Kanäle und eine Datenbusbreite von 1024 Bit umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel unterstützt der Speicher den Single-Error Correcting Double-Error Detecting („SECDED“) Error Correction Code („ECC“) zum Schutz der Daten. ECC stellt eine höhere Zuverlässigkeit für Rechenanwendungen bereit, die empfindlich auf Datenkorruption reagieren.In at least one embodiment, memory interface 4106 implements a high-bandwidth second generation memory interface ("HBM2"), where Y equals half of U . In at least one embodiment, the HBM2 memory stacks reside in the same package as the PPU, providing significant power and area savings compared to traditional GDDR5 SDRAM systems. In at least one embodiment, each HBM2 stack includes, without limitation, four memory devices and Y equals 4, with each HBM2 stack including two 128-bit channels per device for a total of 8 channels and a data bus width of 1024 bits. In at least one embodiment, the memory supports Single-Error Correcting Double-Error Detecting ("SECDED") Error Correction Code ("ECC") to protect the data. ECC provides higher reliability for computing applications that are sensitive to data corruption.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel implementiert die PPU eine mehrstufige Speicherhierarchie. In mindestens einem Ausführungsbeispiel unterstützt die Speicherpartitionseinheit 4100 einen einheitlichen Speicher, um einen einzigen einheitlichen virtuellen Adressraum für die Zentraleinheit („CPU“) und den PPU-Speicher bereitzustellen, wodurch die gemeinsame Nutzung von Daten durch virtuelle Speichersysteme ermöglicht wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die Häufigkeit der Zugriffe einer PPU auf Speicher, der sich auf anderen Prozessoren befindet, verfolgt, um sicherzustellen, dass Speicherseiten in den physischen Speicher der PPU verschoben werden, die häufiger auf Seiten zugreift. In mindestens einem Ausführungsbeispiel unterstützt die GPU-Hochgeschwindigkeitsverbindung 3908 Adressübersetzungsdienste, die es der PPU ermöglichen, direkt auf die Seitentabellen einer CPU zuzugreifen, und die den vollen Zugriff der PPU auf den CPU-Speicher ermöglichen.In at least one embodiment, the PPU implements a multi-level memory hierarchy. In at least one embodiment, memory partition unit 4100 supports unified memory to provide a single unified virtual address space for central processing unit ("CPU") and PPU memory, thereby enabling data sharing across virtual memory systems. In at least one embodiment, the frequency of accesses by a PPU to memory residing on other processors is tracked to ensure that memory pages are moved to the physical memory of the PPU that is accessing pages more frequently. In at least one In the exemplary embodiment, the GPU high-speed interconnect 3908 supports address translation services that allow the PPU to directly access a CPU's page tables and allow the PPU full access to CPU memory.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel übertragen die Copy-Engines Daten zwischen mehreren PPUs oder zwischen PPUs und CPUs. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Copy-Engines Seitenfehler für Adressen erzeugen, die nicht in Seitentabellen zugeordnet sind, und die Speicherpartitionseinheit 4100 bedient dann Seitenfehler, indem sie Adressen in Seitentabellen abbildet, wonach die Copy-Engine die Übertragung durchführt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Speicher für mehrere Operationen der Copy-Engines zwischen mehreren Prozessoren angeheftet (d.h. nicht auslagerbar), wodurch der verfügbare Speicher erheblich reduziert wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel mit Hardware-Seitenfehlern können Adressen an die Copy-Engines übergeben werden, ohne Rücksicht darauf, ob Speicherseiten resident sind, und der Kopiervorgang ist transparent.In at least one embodiment, the copy engines transfer data between multiple PPUs or between PPUs and CPUs. In at least one embodiment, copy engines can generate page faults for addresses not mapped into page tables, and memory partition unit 4100 then services page faults by mapping addresses into page tables, after which the copy engine performs the transfer. In at least one embodiment, memory for multiple copy engine operations is pinned (i.e., non-swappable) between multiple processors, thereby significantly reducing available memory. In at least one embodiment with hardware page faults, addresses can be passed to the copy engines regardless of whether memory pages are resident, and the copy process is transparent.

Daten aus dem Speicher 3904 von 39 oder einem anderen Systemspeicher werden von der Speicherpartitionseinheit 4100 abgerufen und im L2-Cache 4104 gespeichert, der sich auf dem Chip befindet und von verschiedenen GPCs gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel gemeinsam genutzt wird. Jede Speicherpartitionseinheit 4100 umfasst in mindestens einem Ausführungsbeispiel mindestens einen Teil des L2-Caches, der einem entsprechenden Speichergerät zugeordnet ist, ohne Einschränkung. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind Caches niedrigerer Ebenen in verschiedenen Einheiten innerhalb von GPCs implementiert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann jeder der SMs 4014 einen Level-1- („L1“- )Cache implementieren, wobei der L1-Cache ein privater Speicher ist, der einem bestimmten SM 4014 zugeordnet ist, und Daten aus dem L2-Cache 4104 geholt und in jedem der L1-Caches zur Verarbeitung in funktionalen Einheiten der SMs 4014 gespeichert werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der L2-Cache 4104 mit der Speicherschnittstelle 4106 und der XBar 3920 gekoppelt.Data from memory 3904 from 39 or other system memory are retrieved from the memory partition unit 4100 and stored in the on-chip L2 cache 4104 shared between different GPCs according to at least one embodiment. Each memory partition unit 4100 includes, without limitation, at least a portion of the L2 cache associated with a corresponding memory device, in at least one embodiment. In at least one embodiment, lower level caches are implemented in various entities within GPCs. In at least one embodiment, each of the SMs 4014 may implement a level 1 ("L1") cache, where the L1 cache is private memory associated with a particular SM 4014, and data is fetched from the L2 cache 4104 and stored in each of the L1 caches for processing in SMs 4014 functional units. In at least one embodiment, L2 cache 4104 is coupled to memory interface 4106 and XBar 3920 .

Die ROP-Einheit 4102 führt in mindestens einem Ausführungsbeispiel grafische Rasterisierungsoperationen in Bezug auf Pixelfarben aus, wie z.B. Farbkomprimierung, Pixelüberblendung und mehr. Die ROP-Einheit 4102 führt in mindestens einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der Rasterengine 4008 eine Tiefenprüfung durch und empfängt eine Tiefe für eine Probenstelle, die einem Pixelfragment aus der ausblendenden Engine der Rasterengine 4008 zugeordnet ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird die Tiefe gegen eine entsprechende Tiefe in einem Tiefenpuffer für eine mit dem Fragment assoziierte Probenstelle getestet. Wenn das Fragment in mindestens einem Ausführungsbeispiel den Tiefentest für die Probenposition besteht, aktualisiert die ROP-Einheit 4102 den Tiefenpuffer und überträgt das Ergebnis des Tiefentests an die Rasterengine 4008. Es ist zu beachten, dass sich die Anzahl der Partitionseinheiten 4100 von der Anzahl der GPCs unterscheiden kann und daher jede ROP-Einheit 4102 in mindestens einem Ausführungsbeispiel mit jeder der GPC gekoppelt sein kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verfolgt die ROP-Einheit 4102 Pakete, die von verschiedenen GPCs empfangen werden, und legt fest, zu welchen Paketen ein von der ROP-Einheit 4102 erzeugtes Ergebnis über XBar 3920 weitergeleitet wird.The ROP unit 4102, in at least one embodiment, performs graphical rasterization operations related to pixel colors, such as color compression, pixel blending, and more. ROP unit 4102, in at least one embodiment, performs a depth check in conjunction with rasterization engine 4008 and receives a depth for a sample location associated with a pixel fragment from rasterization engine 4008's masking engine. In at least one embodiment, the depth is tested against a corresponding depth in a depth buffer for a sample location associated with the fragment. In at least one embodiment, if the fragment passes the depth test for the sample location, the ROP unit 4102 updates the depth buffer and transmits the result of the depth test to the raster engine 4008. Note that the number of partition units 4100 depends on the number of GPCs can differ and therefore each ROP unit 4102 can be coupled to each of the GPC in at least one embodiment. In at least one embodiment, ROP unit 4102 tracks packets received from different GPCs and determines which packets a result generated by ROP unit 4102 is forwarded via XBar 3920 to.

42 zeigt einen Streaming-Multiprozessor („SM“) 4200, entsprechend mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist SM 4200 der SM von 40. In mindestens einem Ausführungsbeispiel enthält SM 4200 ohne Einschränkung einen Befehlscache 4202; eine oder mehrere Planer-Einheiten 4204; eine Registerdatei 4208; einen oder mehrere Verarbeitungskerne („Cores“) 4210; eine oder mehrere Spezialfunktionseinheiten („SFUs“) 4212; eine oder mehrere Lade-/Speichereinheiten („LSUs“) 4214; ein Verbindungsnetzwerk 4216; einen gemeinsamen Speicher-/Level-1-(„L1“)-Cache 4218; und jede geeignete Kombination davon. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verteilt eine Arbeitsverteilungseinheit Aufgaben zur Ausführung auf allgemeine Verarbeitungscluster („GPCs“) von Parallelverarbeitungseinheiten („PPUs“), wobei jede Aufgabe einem bestimmten Datenverarbeitungscluster („DPC“) innerhalb eines GPCs und, falls die Aufgabe mit einem Schattierungsprogramm assoziiert ist, einem der SMs 4200 zugewiesen wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel empfängt die Planereinheit 4204 Aufgaben von der Arbeitsverteilungseinheit und verwaltet die Befehlsplanung für einen oder mehrere Thread-Blöcke, die SM 4200 zugeordnet sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel plant die Planereinheit 4204 Thread-Blöcke zur Ausführung als Warps paralleler Threads, wobei jedem Thread-Block mindestens ein Warp zugeordnet ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel führt jeder Warp Threads aus. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwaltet die Planereinheit 4204 eine Vielzahl verschiedener Thread-Blöcke, ordnet die Warps verschiedenen Thread-Blöcken zu und sendet dann während jedes Taktzyklus Befehle von einer Vielzahl verschiedener kooperativer Gruppen an verschiedene Funktionseinheiten (z.B. Verarbeitungskerne 4210, SFUs 4212 und LSUs 4214). 42 12 shows a streaming multiprocessor ("SM") 4200, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, SM 4200 is the SM of 40 . In at least one embodiment, SM 4200 includes, without limitation, instruction cache 4202; one or more scheduler units 4204; a register file 4208; one or more processing cores (“Cores”) 4210; one or more Special Function Units ("SFUs") 4212; one or more load/store units ("LSUs") 4214; an interconnection network 4216; a shared memory/level 1 ("L1") cache 4218; and any suitable combination thereof. In at least one embodiment, a work distribution unit distributes tasks for execution across general processing clusters ("GPCs") of parallel processing units ("PPUs"), each task associated with a specific data processing cluster ("DPC") within a GPC and, if the task is associated with a shader program , assigned to one of the SMs 4200. In at least one embodiment, scheduler unit 4204 receives tasks from the work distribution unit and manages instruction scheduling for one or more thread blocks associated with SM 4200. In at least one embodiment, scheduler unit 4204 schedules thread blocks for execution as parallel thread warps, with each thread block having at least one warp associated therewith. In at least one embodiment, each warp executes threads. In at least one embodiment, scheduler unit 4204 manages a variety of different thread blocks, assigns the warps to different thread blocks, and then dispatches instructions from a variety of different cooperative groups to different functional units (e.g., processing cores 4210, SFUs 4212, and LSUs 4214) during each clock cycle. .

In mindestens einem Ausführungsbeispiel können sich kooperative Gruppen (engl. Cooperative Groups) auf ein Programmiermodell zur Organisation von Gruppen von kommunizierenden Threads beziehen, das es Entwicklern ermöglicht, die Granularität, mit der die Threads kommunizieren, anzugeben, was den Entwurf reichhaltigerer, effizienterer paralleler Zerlegungen ermöglicht. In mindestens einem Ausführungsbeispiel unterstützen kooperative Start-APIs die Synchronisierung zwischen Thread-Blöcken zur Ausführung paralleler Algorithmen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind Anwendungen konventioneller Programmiermodelle ein einziges, einfaches Konstrukt für die Synchronisierung kooperierender Threads bereitgestellt: eine Barriere über alle Threads eines Thread-Blocks (z.B. die syncthreads() Funktion). In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Programmierer jedoch Gruppen von Threads mit einer Granularität definieren, die kleiner als die eines Thread-Blocks ist, und sich innerhalb der definierten Gruppen synchronisieren, um eine größere Leistung, Designflexibilität und Software-Wiederverwendung in Form von kollektiven gruppenweiten Funktionsschnittstellen zu ermöglichen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ermöglichen kooperative Gruppen es Programmierern, Gruppen von Threads explizit auf Sub-Block- (d.h. so klein wie ein einzelner Thread) und Multi-Block-Granularitäten zu definieren und kollektive Operationen wie die Synchronisation von Threads in einer kooperativen Gruppe durchzuführen. Das Programmiermodell unterstützt eine saubere Komposition über Software-Grenzen hinweg, so dass Bibliotheken und Utility-Funktionen sicher innerhalb ihres lokalen Kontexts synchronisiert werden können, ohne Annahmen über Konvergenz treffen zu müssen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ermöglichen die Primitive der kooperativen Gruppe neue Muster der kooperativen Parallelität, einschließlich, ohne Einschränkung, der Parallelität zwischen Hersteller und Verbraucher, der opportunistischen Parallelität und der globalen Synchronisierung über ein ganzes Gitter von Thread-Blöcken hinweg.In at least one embodiment, cooperative groups can refer to a programming model for organizing groups of communicating threads that allows developers to specify the granularity at which the threads communicate, allowing for the design of richer, more efficient parallel decompositions allows. In at least one embodiment, cooperative launch APIs support synchronization between thread blocks for executing parallel algorithms. In at least one embodiment, applications of conventional programming models are provided with a single, simple construct for synchronizing cooperating threads: a barrier across all threads of a thread block (eg, the syncthreads() function). However, in at least one embodiment, programmers can define groups of threads with a granularity smaller than that of a thread block and synchronize within the defined groups to provide greater performance, design flexibility, and software reuse in the form of collective group-wide functional interfaces enable. In at least one embodiment, cooperative groups allow programmers to explicitly define groups of threads at sub-block (ie, as small as a single thread) and multi-block granularities and perform collective operations such as synchronizing threads in a cooperative group. The programming model supports clean composition across software boundaries, allowing libraries and utility functions to be safely synchronized within their local context without making assumptions about convergence. In at least one embodiment, the cooperative set primitives enable new patterns of cooperative parallelism, including, without limitation, producer-consumer parallelism, opportunistic parallelism, and global synchronization across an entire lattice of thread blocks.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist eine Verteilungseinheit 4206 so konfiguriert, dass sie Instruktionen an eine oder mehrere Funktionseinheiten überträgt, und die Planereinheit 4204 umfasst, ohne Einschränkung, zwei Verteilungseinheiten 4206, die es ermöglichen, während jedes Taktzyklus zwei verschiedene Instruktionen aus derselben Kette zu planen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jede Planereinheit 4204 eine einzelne Verteilungseinheit 4206 oder zusätzliche Verteilungseinheiten 4206.In at least one embodiment, dispatch unit 4206 is configured to dispatch instructions to one or more functional units, and scheduler unit 4204 includes, without limitation, two dispatch units 4206 that allow two different instructions from the same chain to be scheduled during each clock cycle. In at least one embodiment, each scheduler unit 4204 includes a single distribution unit 4206 or additional distribution units 4206.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder SM 4200 in mindestens einem Ausführungsbeispiel eine Registerdatei 4208, die einen Satz von Registern für funktionelle Einheiten des SM 4200 bereitstellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Registerdatei 4208 auf jede der Funktionseinheiten so aufgeteilt, dass jeder Funktionseinheit ein bestimmter Teil der Registerdatei 4208 zugeordnet ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die Registerdatei 4208 auf verschiedene Warps aufgeteilt, die von SM 4200 ausgeführt werden, und die Registerdatei 4208 ist als temporärer Speicher für Operanden vorgesehen, die mit Datenpfaden von Funktionseinheiten verbunden sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder SM 4200 ohne Einschränkung eine Vielzahl von L Verarbeitungskernen 4210. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst SM 4200, ohne Einschränkung, eine große Anzahl (z.B. 128 oder mehr) von unterschiedlichen Verarbeitungskernen 4210. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder Verarbeitungskern 4210 in mindestens einem Ausführungsbeispiel ohne Einschränkung eine Verarbeitungseinheit mit vollständiger Pipeline, einfacher Präzision, doppelter Präzision und/oder gemischter Präzision, die ohne Einschränkung eine arithmetisch-logische Gleitkommaeinheit und eine arithmetisch-logische Ganzzahleinheit umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel implementieren Gleitkomma-Arithmetik-Logik-Einheiten den Standard IEEE 754-2008 für Gleitkomma-Arithmetik. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen die Verarbeitungskerne 4210 ohne Einschränkung 64 Gleitkomma-Kerne einfacher Genauigkeit (32-Bit), 64 ganzzahlige Kerne, 32 Gleitkomma-Kerne doppelter Genauigkeit (64-Bit) und 8 Tensor-Kerne.In at least one embodiment, each SM 4200 includes a register file 4208 that provides a set of registers for SM 4200 functional units. In at least one embodiment, register file 4208 is partitioned among each of the functional units such that each functional unit is allocated a specific portion of register file 4208. In at least one embodiment, register file 4208 is partitioned among various warps executed by SM 4200, and register file 4208 is provided as temporary storage for operands associated with functional unit data paths. In at least one embodiment, each SM 4200 includes, without limitation, a plurality of L processing cores 4210. In at least one embodiment, SM 4200 includes, without limitation, a large number (e.g., 128 or more) of different processing cores 4210. In at least one embodiment, each processing core 4210 includes in at least one embodiment, without limitation, a fully pipelined, single-precision, double-precision, and/or mixed-precision processing unit that includes, without limitation, a floating point arithmetic logic unit and an integer arithmetic logic unit. In at least one embodiment, floating point arithmetic logic units implement the IEEE 754-2008 standard for floating point arithmetic. In at least one embodiment, the processing cores 4210 include, without limitation, 64 single-precision (32-bit) floating-point cores, 64 integer cores, 32 double-precision (64-bit) floating-point cores, and 8 tensor cores.

Tensorkerne sind so konfiguriert, dass sie Matrixoperationen durchführen, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind ein oder mehrere Tensorkerne in den Verarbeitungskernen 4210 enthalten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Tensorkerne so konfiguriert, dass sie Deep-Learning-Matrixarithmetik ausführen, wie z.B. Faltungsoperationen für das Training und Inferenzieren von neuronalen Netzen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel arbeitet jeder Tensorkern auf einer 4x4-Matrix und führt eine Matrix-Multiplikations- und Akkumulationsoperation D = A X B + C aus, wobei A, B, C und D 4x4-Matrizen sind.Tensor cores are configured to perform matrix operations, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, processing cores 4210 include one or more tensor cores. In at least one embodiment, the tensor cores are configured to perform deep learning matrix arithmetic, such as convolution operations for neural network training and inference. In at least one embodiment, each tensor core operates on a 4x4 matrix and performs a matrix multiplication and accumulation operation D = A X B + C, where A, B, C, and D are 4x4 matrices.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Eingaben A und B für die Matrixmultiplikation 16-Bit-Gleitkomma-Matrizen und die Akkumulationsmatrizen C und D sind 16-Bit-Gleitkomma- oder 32-Bit-Gleitkomma-Matrizen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel arbeiten die Tensorkerne mit 16-Bit-Gleitkomma-Eingangsdaten mit 32-Bit-Gleitkomma-Akkumulation. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verwendet die 16-Bit-Gleitkomma-Multiplikation 64 Operationen und führt zu einem Produkt mit voller Genauigkeit, das dann unter Verwendung der 32-Bit-Gleitkomma-Addition mit anderen Zwischenprodukten für eine 4x4x4-Matrix-Multiplikation akkumuliert wird. Tensorkerne werden verwendet, um viel größere zweidimensionale oder höherdimensionale Matrixoperationen, die aus diesen kleineren Elementen aufgebaut sind, in mindestens einem Ausführungsbeispiel durchzuführen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel stellt eine API, wie z.B. die CUDA 9 C++-API, spezielle Matrixlade-, Matrixmultiplikations- und - akkumulations- und Matrixspeicheroperationen bereit, um Tensorkerne aus einem CUDA-C++-Programm effizient zu verwenden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel nimmt die Warp-Level-Schnittstelle auf CUDA-Ebene Matrizen der Größe 16x16 an, die alle 32 Threads des Warps umfassen.In at least one embodiment, the inputs A and B to the matrix multiplication are 16-bit floating point matrices and the accumulation matrices C and D are 16-bit floating point or 32-bit floating point matrices. In at least one embodiment, the tensor cores operate on 16-bit floating point input data with 32-bit floating point accumulation. In at least one embodiment, 16-bit floating point multiplication uses 64 operations and results in a full precision product, which is then combined using 32-bit floating point addition with other intermediate products for a 4x4x4 mat rix multiplication is accumulated. Tensor cores are used to perform much larger two-dimensional or higher-dimensional matrix operations built from these smaller elements, in at least one embodiment. In at least one embodiment, an API, such as the CUDA 9 C++ API, provides special matrix load, matrix multiply and accumulate, and matrix store operations to efficiently use tensor cores from a CUDA C++ program. In at least one embodiment, the CUDA-level warp-level interface accepts 16x16 arrays spanning all 32 threads of the warp.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder SM 4200 ohne Einschränkung M SFUs 4212, die spezielle Funktionen (z.B. Attributbewertung, reziproke Quadratwurzel u.ä.) erfüllen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen die SFUs 4212, ohne Einschränkung, eine Einheit zur Traversierung von Bäumen, die zum Durchlaufen einer hierarchischen Baumdatenstruktur konfiguriert ist. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfassen die SFUs 4212 ohne Einschränkung eine Textur-Einheit, die so konfiguriert ist, dass sie Texturkarten-Filteroperationen durchführt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Textureinheiten so konfiguriert, dass sie Texturkarten (z.B. ein 2D-Array von Texeln) aus dem Speicher laden, und Texturkarten abtasten, um abgetastete Texturwerte zur Verwendung in Schattierungsprogrammen zu erzeugen, die von SM 4200 ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die Texturkarten im gemeinsamen Speicher/L1-Cache 4218 gespeichert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel implementieren die Textureinheiten Texturoperationen wie z.B. Filteroperationen unter Verwendung von Mip-Maps (z.B. Texturkarten mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad), gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder SM 4200, ohne Einschränkung, zwei Textureinheiten.In at least one embodiment, each SM 4200 includes, without limitation, M SFUs 4212 that perform specific functions (e.g., attribute scoring, reciprocal square root, and the like). In at least one embodiment, SFUs 4212 include, without limitation, a tree traversal unit configured to traverse a hierarchical tree data structure. In at least one embodiment, without limitation, SFUs 4212 include a texture unit configured to perform texture map filtering operations. In at least one embodiment, the texture units are configured to load texture maps (e.g., a 2D array of texels) from memory and sample texture maps to generate sampled texture values for use in shading programs executed by SM 4200. In at least one embodiment, the texture maps are stored in shared memory/L1 cache 4218. In at least one embodiment, the texture units implement texture operations, such as filtering operations, using mip-maps (e.g., texture maps with varying levels of detail), in accordance with at least one embodiment. In at least one embodiment, each SM 4200 includes, without limitation, two texture units.

Jeder SM 4200 umfasst, ohne Einschränkung, N LSUs 4214, die Lade- und Speicheroperationen zwischen gemeinsam genutztem Speicher/L1-Cache 4218 und der Registerdatei 4208 implementieren, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. Jeder SM 4200 umfasst, ohne Einschränkung, das Verbindungsnetzwerk 4216, das jede der Funktionseinheiten mit der Registerdatei 4208 und die LSU 4214 mit der Registerdatei 4208 verbindet, und den gemeinsam genutzten Speicher/L1-Cache 4218, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsnetzwerk 4216 eine Crossbar, die so konfiguriert werden kann, dass sie jede der Funktionseinheiten mit jedem der Register in der Registerdatei 4208 und die LSUs 4214 mit der Registerdatei 4208 und den Speicherplätzen im gemeinsam genutzten Speicher/L1-Cache 4218 verbindet.Each SM 4200 includes, without limitation, N LSUs 4214 that implement load and store operations between shared memory/L1 cache 4218 and register file 4208, according to at least one embodiment. Each SM 4200 includes, without limitation, interconnection network 4216 connecting each of the functional units to register file 4208 and LSU 4214 to register file 4208, and shared memory/L1 cache 4218, according to at least one embodiment. In at least one embodiment, interconnection network 4216 is a crossbar that can be configured to connect each of the functional units to each of the registers in register file 4208 and the LSUs 4214 to register file 4208 and locations in shared memory/L1 cache 4218 connects.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der gemeinsam genutzte Speicher/L1-Cache 4218 ein Array von On-Chip-Speicher, der die Datenspeicherung und -kommunikation zwischen dem SM 4200 und der Primitiv-Engine sowie zwischen den Threads in dem SM 4200 ermöglicht, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst der gemeinsam genutzte Speicher/L1-Cache 4218 ohne Einschränkung 128 KB Speicherkapazität und befindet sich im Pfad vom SM 4200 zur Partitionseinheit. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird der gemeinsam genutzte Speicher/L1-Cache 4218 in mindestens einem Ausführungsbeispiel zum Zwischenspeichern von Lese- und Schreibvorgängen verwendet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind einer oder mehrere von gemeinsam genutztem Speicher/L1-Cache 4218, L2-Cache und Speicher Zusatzspeicher.In at least one embodiment, shared memory/L1 cache 4218 is an array of on-chip memory that enables data storage and communication between SM 4200 and the primitive engine, and between threads within SM 4200, according to at least one embodiment an embodiment. In at least one embodiment, shared memory/L1 cache 4218 is, without limitation, 128 KB of storage capacity and is located in the path from SM 4200 to the partition unit. In at least one embodiment, shared memory/L1 cache 4218 is used to cache reads and writes. In at least one embodiment, one or more of shared memory/L1 cache 4218, L2 cache, and memory is backing memory.

Die Kombination der Funktionalitäten von Daten-Cache- und gemeinsam genutztem Speicher in einem einzigen Speicherblock stellt eine verbesserte Leistung für beide Arten von Speicherzugriffen bereit, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird eine Kapazität von Programmen, die keinen gemeinsam genutzten Speicher verwenden, als Cache genutzt oder ist als solcher nutzbar, z.B. wenn der gemeinsam genutzte Speicher so konfiguriert ist, dass er die Hälfte der Kapazität nutzt, können Textur- und Lade-/Speicheroperationen die verbleibende Kapazität nutzen. Die Integration in einen gemeinsam genutzten Speicher/L1-Cache 4218 ermöglicht es dem gemeinsam genutzten Speicher/L1-Cache 4218, als Leitung mit hohem Durchsatz für einen Datenstrom zu fungieren und gleichzeitig Zugriffe mit hoher Bandbreite und geringer Latenz auf häufig wiederverwendete Daten bereitzustellen, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann, wenn sie für allgemeine parallele Berechnungen konfiguriert ist, eine einfachere Konfiguration im Vergleich zur Grafikverarbeitung verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Grafikverarbeitungseinheiten mit fester Funktionalität umgangen, wodurch ein wesentlich einfacheres Programmiermodell geschaffen wird. In einer allgemeinen Konfiguration für parallele Berechnungen weist die Arbeitsverteilungseinheit in mindestens einem Ausführungsbeispiel Blöcke von Threads direkt den DPCs zu und verteilt diese. In mindestens einem Schritt in mindestens einem Ausführungsbeispiel führen Threads in einem Block dasselbe Programm aus, wobei eine eindeutige Thread-ID bei der Berechnung verwendet wird, um sicherzustellen, dass jeder Thread eindeutige Ergebnisse erzeugt, wobei der SM 4200 zur Programmausführung und Durchführung von Berechnungen, der gemeinsam genutzte Speicher/L1-Cache 4218 zur Kommunikation zwischen Threads, und und die LSU 4214 zum Lesen und Schreiben des globalen Speichers über den gemeinsam genutzten Speicher/L1-Cache 4218 und die Speicherpartitionseinheit verwendet werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel schreibt der SM 4200, wenn er für allgemeine parallele Berechnungen konfiguriert ist, Befehle, die die Planereinheit 4204 zum Starten neuer Arbeiten an DPCs verwenden kann.Combining the functionalities of data cache and shared memory in a single block of memory provides improved performance for both types of memory access, in accordance with at least one embodiment. In at least one embodiment, a capacity is or is usable as a cache by programs that do not use shared memory, e.g., if the shared memory is configured to use half the capacity, texture and load /memory operations use the remaining capacity. Integration with a shared memory/L1 cache 4218 allows the shared memory/L1 cache 4218 to act as a high-throughput pipeline for a stream of data while providing high-bandwidth, low-latency access to frequently reused data, according to FIG at least one embodiment. In at least one embodiment, when configured for general parallel computations, a simpler configuration can be used compared to graphics processing. In at least one embodiment, fixed functionality graphics processing units are bypassed, providing a much simpler programming model. In a general configuration for parallel computations, in at least one embodiment, the work distribution unit allocates and distributes blocks of threads directly to the DPCs. In at least one step in at least one embodiment, threads in a block execute the same program using a unique thread ID in the computation to ensure that each thread produces unique results, with SM 4200 for program execution and performing calculations, shared memory/L1 cache 4218 for inter-thread communication, and LSU 4214 for reading and writing global memory via shared memory/L1 -Cache 4218 and the memory partition unit are used. In at least one embodiment, when configured for general parallel computations, SM 4200 writes instructions that scheduler unit 4204 can use to start new work on DPCs.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die PPU in einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, Servern, Supercomputern, einem Smartphone (z.B. einem drahtlosen, tragbaren Gerät), einem persönlichen digitalen Assistenten („PDA“), einer Digitalkamera, einem Fahrzeug, einer am Kopf angebrachten Anzeige, einem tragbaren elektronischen Gerät und mehr enthalten oder mit diesen gekoppelt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die PPU auf einem einzigen Halbleitersubstrat ausgebildet. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist die PPU in einem System-on-a-Chip („SoC“) zusammen mit einem oder mehreren anderen Geräten wie zusätzlichen PPUs, Speicher, einer CPU mit reduziertem Befehlssatz („RISC“), einer Speicherverwaltungseinheit („MMU“), einem Digital-Analog-Wandler („DAC“) und ähnlichem enthalten.In at least one embodiment, the PPU is in a desktop computer, a laptop computer, a tablet computer, servers, supercomputers, a smartphone (e.g., a wireless handheld device), a personal digital assistant ("PDA"), a digital camera , a vehicle, a head-mounted display, a portable electronic device, and more. In at least one embodiment, the PPU is formed on a single semiconductor substrate. In at least one embodiment, the PPU resides in a system-on-a-chip (“SoC”) along with one or more other devices such as additional PPUs, memory, a reduced instruction set CPU (“RISC”), a memory management unit (“MMU ’), a digital-to-analog converter (‘DAC’) and the like.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die PPU auf einer Grafikkarte enthalten sein, die ein oder mehrere Speichergeräte umfasst. Die Grafikkarte kann so konfiguriert sein, dass sie mit einem PCIe-Steckplatz auf der Hauptplatine eines Desktop-Computers verbunden werden kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann die PPU eine integrierte Grafikverarbeitungseinheit („iGPU“) sein, die im Chipsatz der Hauptplatine enthalten ist.In at least one embodiment, the PPU may be included on a graphics card that includes one or more memory devices. The graphics card can be configured to connect to a PCIe slot on a desktop computer motherboard. In at least one embodiment, the PPU may be an integrated graphics processing unit ("iGPU") included in the motherboard chipset.

Die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 wird verwendet, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen durchzuführen, die mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen assoziiert sind. Details zur Inferenz- und/oder Trainingslogik 1415 sind hier in Verbindung mit 14A und/oder 14B bereitgestellt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein Deep-Learning-Anwendungsprozessor verwendet, um ein Modell eines maschinellen Lernens, wie z.B. ein neuronales Netzwerk, zu trainieren, um für SM 4200 bereitgestellte Informationen vorherzusagen oder abzuleiten. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird SM 4200 verwendet, um auf der Grundlage eines trainierten maschinellen Lernmodells (z.B. eines neuronalen Netzes), das von einem anderen Prozessor oder System oder von SM 4200 trainiert wurde, Informationen abzuleiten oder vorherzusagen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann der SM 4200 verwendet werden, um einen oder mehrere der hier beschriebenen Anwendungsfälle neuronaler Netzwerke durchzuführen.Inference and/or training logic 1415 is used to perform inference and/or training operations associated with one or more embodiments. Details of the inference and/or training logic 1415 are in connection with here 14A and or 14B provided. In at least one embodiment, a deep learning application processor is used to train a machine learning model, such as a neural network, to predict or infer information provided to SM 4200 . In at least one embodiment, SM 4200 is used to infer or predict information based on a trained machine learning model (eg, a neural network) trained by another processor or system or by SM 4200 . In at least one embodiment, SM 4200 may be used to perform one or more of the neural network use cases described herein.

Mindestens ein Ausführungsbeispiel kann mittels der oben beschriebenen Techniken ausgeführt werden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können die Netzwerke zur Evaluierung und Generierung eines Robotersteuerungssystems unter Verwendung eines Prozessors wie oben beschrieben implementiert werden.At least one embodiment may be implemented using the techniques described above. In at least one embodiment, the networks for evaluating and generating a robot control system may be implemented using a processor as described above.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann sich eine einzelne Halbleiterplattform auf einen einzigen einheitlichen integrierten Schaltkreis oder Chip auf Halbleiterbasis beziehen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können Multi-Chip-Module mit erhöhter Konnektivität verwendet werden, die einen On-Chip-Betrieb simulieren und wesentliche Verbesserungen gegenüber der Verwendung einer herkömmlichen Zentraleinheit („CPU“) und einer Bus-Implementierung aufweisen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel können verschiedene Module auch separat oder in verschiedenen Kombinationen von Halbleiterplattformen je nach Wunsch des Benutzers angeordnet werden.In at least one embodiment, a single semiconductor platform may refer to a single unitary semiconductor-based integrated circuit or chip. In at least one embodiment, multi-chip modules may be used with increased connectivity that simulate on-chip operation and provide significant improvements over the use of a traditional central processing unit ("CPU") and bus implementation. In at least one embodiment, different modules can also be arranged separately or in different combinations of semiconductor platforms as desired by the user.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden Computerprogramme in Form von maschinenlesbarem ausführbarem Code oder Algorithmen der Computer-Steuerlogik im Hauptspeicher 2004 und/oder Sekundärspeicher gespeichert. Computerprogramme, wenn sie von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, ermöglichen es dem System 2000, gemäß mindestens einem Ausführungsbeispiel verschiedene Funktionen auszuführen. Speicher 2004, Speicher und/oder jeder andere Speicher sind mögliche Beispiele für computerlesbare Medien. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann sich sekundärer Speicher auf ein beliebiges geeignetes Speichergerät oder -system beziehen, wie z.B. ein Festplattenlaufwerk und/oder ein austauschbares Speicherlaufwerk, das ein Diskettenlaufwerk, ein Magnetbandlaufwerk, ein Kompaktplattenlaufwerk, ein Laufwerk für DVDs, ein Aufzeichnungsgerät, einen USB-Flash-Speicher (Universal Serial Bus) usw. repräsentiert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die Architektur und/oder Funktionalität verschiedener vorhergehender Figuren im Zusammenhang mit CPU 2002, dem Parallelverarbeitungssystem 2012, einem integrierten Schaltkreis, der mindestens einen Teil der Fähigkeiten beider CPU 2002 abdecken kann, dem Parallelverarbeitungssystem 2012, einem Chipsatz (z.B. eine Gruppe integrierter Schaltkreise, die als Einheit zur Ausführung verwandter Funktionen usw. konzipiert und verkauft werden) und einer beliebigen geeigneten Kombination integrierter Schaltkreise implementiert.In at least one embodiment, computer programs are stored in main memory 2004 and/or secondary storage in the form of machine-readable executable code or computer control logic algorithms. Computer programs, when executed by one or more processors, enable system 2000 to perform various functions, in accordance with at least one embodiment. Storage 2004, memory, and/or any other storage are possible examples of computer-readable media. In at least one embodiment, secondary storage may refer to any suitable storage device or system, such as a hard disk drive and/or removable storage drive, including a floppy disk drive, a magnetic tape drive, a compact disk drive, a DVD drive, a recorder, a USB flash memory (Universal Serial Bus), etc. In at least one embodiment, the architecture and/or functionality of various previous figures relating to CPU 2002, parallel processing system 2012, an integrated circuit that may provide at least a portion of the capabilities of CPU 2002, parallel processing system 2012, a chipset (e.g., a group integrated circuits designed and sold as a unit to perform related functions, etc.) and any suitable combination of integrated circuits.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden die Architektur und/oder Funktionalität verschiedener vorhergehender Figuren im Kontext eines allgemeinen Computersystems, eines Leiterplattensystems, eines Spielkonsolensystems für Unterhaltungszwecke, eines anwendungsspezifischen Systems und mehr implementiert. In mindestens einem Ausführungsbeispiel kann das Rechengerät 2000 die Form eines Desktop-Computers, eines Laptops, eines Tablet-Computers, von Servern, Supercomputern, eines Smartphones (z.B. ein drahtloses, handgehaltenes Gerät), eines persönlichen digitalen Assistenten („PDA“), einer Digitalkamera, eines Fahrzeugs, einer am Kopf angebrachten Anzeige, eines handgehaltenen elektronischen Geräts, eines Mobiltelefons, eines Fernsehers, einer Workstation, von Spielkonsolen, eines eingebetteten Systems und/oder jeder anderen Art von Logik annehmen.In at least one embodiment, the architecture and/or functionality of various preceding figures are implemented in the context of a general purpose computing system, a printed circuit board system, an entertainment game console system, an application specific system, and more. In at least one embodiment, the computing device 2000 can take the form of a desktop computer, a laptop, a tablet computer, servers, supercomputers, a smartphone (e.g., a wireless handheld device), a personal digital assistant ("PDA"), a digital camera, vehicle, head mounted display, handheld electronic device, cell phone, television, workstation, gaming console, embedded system and/or any other type of logic.

In mindestens einem Ausführungsbeispiel umfasst das Parallelverarbeitungssystem 2012, ohne Einschränkung, eine Vielzahl von Parallelverarbeitungseinheiten („PPUs“) 2014 und assoziierte Speicher 2016. In mindestens einem Ausführungsbeispiel sind die PPUs 2014 über eine Verbindung (engl. interconnect) 2018 und einen Switch 2020 oder Multiplexer mit einem Host-Prozessor oder anderen peripheren Geräten verbunden. In mindestens einem Ausführungsbeispiel verteilt das Parallelverarbeitungssystem 2012 Rechenaufgaben auf die PPUs 2014, die parallelisierbar sein können, z.B. als Teil der Verteilung von Rechenaufgaben auf mehrere Thread-Blöcke der GPUs (Graphics Processing Unit). In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird Speicher (z.B. für Lese- und/oder Schreibzugriff) über einige oder alle PPUs 2014 gemeinsam genutzt und zugänglich gemacht, obwohl ein solcher gemeinsam genutzter Speicher Leistungseinbußen in Bezug auf die Nutzung von lokalem Speicher und Registern, die in einer PPU 2014 resident sind, nach sich ziehen kann. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird der Betrieb der PPUs 2014 durch die Verwendung eines Befehls wie syncthreads() synchronisiert, wobei alle Threads in einem Block (z.B. über mehrere PPUs 2014 hinweg ausgeführt werden), um vor dem Fortfahren einen bestimmten Punkt der Codeausführung zu erreichen.In at least one embodiment, the parallel processing system 2012 includes, without limitation, a plurality of parallel processing units ("PPUs") 2014 and associated memories 2016. In at least one embodiment, the PPUs 2014 are interconnected 2018 and a switch 2020 or multiplexer connected to a host processor or other peripheral devices. In at least one embodiment, the parallel processing system 2012 distributes computational tasks across the PPUs 2014, which may be parallelizable, e.g., as part of the distribution of computational tasks across multiple GPU (Graphics Processing Unit) thread blocks. In at least one embodiment, memory (e.g., for read and/or write access) is shared and made accessible across some or all PPUs 2014, although such shared memory incurs performance penalties related to the use of local memory and registers resident in a PPU 2014 are resident, can entail. In at least one embodiment, the operation of the PPUs 2014 is synchronized through the use of an instruction such as syncthreads(), where all threads execute in a block (e.g., across multiple PPUs 2014) to reach a specified point in code execution before proceeding.

Andere Variationen befinden sich im Geiste der vorliegenden Offenbarung. So wurde, während die offenbarten Techniken verschiedenen Modifikationen und alternativen Konstruktionen unterliegen können, bestimmte illustrierte Ausführungsbeispiele davon in Zeichnungen gezeigt und oben im Detail beschrieben worden. Es sollte dabei jedoch verstanden werden, dass nicht beabsichtigt ist, die Offenbarung auf bestimmte offenbart Form(en) zu beschränken, sondern dass im Gegenteil beabsichtigt ist, alle Modifikationen, alternativen Konstruktionen und Äquivalente abzudecken, die sich im Geiste und Umfang der Offenbarung befinden, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind.Other variations are within the spirit of the present disclosure. Thus, while the disclosed techniques are susceptible to various modifications and alternative constructions, certain illustrated embodiments thereof have been shown in the drawings and described in detail above. It should be understood, however, that the disclosure is not intended to be limited to the particular form(s) disclosed, but on the contrary is intended to cover all modifications, alternative constructions, and equivalents as may come within the spirit and scope of the disclosure. as defined in the appended claims.

Die Verwendung der Begriffe „ein/e“ und „der/das/die“ und ähnlicher Verweise im Zusammenhang mit der Beschreibung offenbarer Ausführungsbeispiele (insbesondere im Zusammenhang mit folgenden Ansprüchen) ist so auszulegen, dass sie sowohl Singular als auch Plural umfasst, sofern hierin nicht anders angegeben oder durch den Kontext klar widersprochen wird, und nicht als Definition eines Begriffs. Die Begriffe „umfassen“, „haben“, „einschließen“ und „enthalten“ sind, sofern nicht anders angegeben, als unbeschränkte Begriffe (d.h. „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“) auszulegen. Der Begriff „verbunden“ ist, wenn er sich auf physische Verbindungen bezieht und unverändert bleibt, als teilweise oder vollständig darin enthalten, daran angefügt oder miteinander verbunden auszulegen, selbst wenn etwas dazwischen liegt. Die Erwähnung von Wertebereichen in diesem Dokument dient als kurzes Verfahren zur individuellen Bezugnahme auf jeden einzelnen Wert, der in den Bereich fällt, es sei denn, es ist hierin anders angegeben und jeder einzelne Wert wird in die Beschreibung so aufgenommen, als ob er einzeln rezitiert würde. Die Verwendung des Terms „Satz“ (z.B. „ein Satz von Gegenständen“) oder „Teilsatz“ ist, sofern nicht anders angegeben oder im Kontext gegenteilig angegeben, als eine nicht leere Menge zu verstehen, die ein oder mehrere Elemente umfasst. Ferner bezeichnet der Term „Teilmenge“ eines entsprechenden Satzes, sofern nicht anders angegeben oder durch den Kontext widersprüchlich, nicht notwendigerweise eine echte Teilmenge der entsprechenden Menge, sondern Teilmenge und entsprechende Menge können gleich sein.The use of the terms "a" and "the" and similar references in connection with the description of disclosed example embodiments (particularly in connection with the following claims) should be construed to include both singular and plural where used herein unless otherwise indicated or clearly contradicted by the context, and not as a definition of a term. The terms "comprise", "have", "include" and "contain" shall be construed as having unlimited terms (i.e. "including but not limited to") unless otherwise specified. The term "connected," when referring to physical connections and remaining unaltered, shall be construed as partially or fully included, attached, or connected to each other, even if anything in between. The mention of ranges of values in this document is for a brief method of individually referencing each individual value that falls within the range, unless otherwise specified herein, and each individual value is incorporated into the specification as if recited individually would. The use of the term "set" (e.g. "a set of items") or "subset" is intended to mean a non-empty set comprising one or more elements, unless otherwise indicated or the context indicates otherwise. Further, unless otherwise indicated or contradicted by context, the term "subset" of a corresponding set does not necessarily mean a true subset of the corresponding set, but subset and corresponding set may be the same.

Konjunktive Sprache, wie z.B. Ausdrücke der Form „mindestens eines von A, B und C“ oder „mindestens eines von A, B und C“, wird, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben oder anderweitig durch den Kontext klar widersprochen wird, ansonsten so verstanden, wie sie im Kontext im Allgemeinen verwendet wird, um diesen Gegenstand, Term usw. darzustellen, kann entweder A oder B oder C oder irgendein nicht leerer Teilsatz von Satz von A und B und C sein. Zum Beispiel, in einem illustrativen Beispiel eines Satzes mit drei Mitgliedern, beziehen sich Konjunktivsätze „mindestens einer von A, B und C“ und „mindestens einer von A, B und C“ auf irgendeinen der folgenden Sätze: {A}, {B}, {C}, {A, B}, {A, C}, {B, C}, {A, B, C}. Eine solche Konjunktivsprache soll also im Allgemeinen nicht implizieren, dass für bestimmte Ausführungsbeispiele jeweils mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C vorhanden sein muss. Sofern nicht anders angegeben oder durch den Kontext gegenteilig angegeben, bezeichnet der Term „Vielzahl“ außerdem einen Zustand der Pluralität (z.B. bezeichnet „eine Vielzahl von Elementen“ mehrere Elemente). Die Anzahl der Elemente in einer Vielzahl beträgt mindestens zwei, kann aber mehr sein, wenn dies entweder explizit oder durch den Kontext angegeben wird. Sofern nicht anders angegeben oder anderweitig aus dem Kontext klar hervorgeht, bedeutet weiter die Formulierung „basierend auf“ „zumindest teilweise basierend auf“ und nicht „ausschließlich basierend auf“.Subjunctive language, such as phrases of the form "at least one of A, B and C" or "at least one of A, B and C", unless expressly stated otherwise or otherwise clearly contradicted by the context, is otherwise understood to mean as the context generally uses to represent that item, term, etc., can be either A or B or C or any non-empty subset of the set of A and B and C. For example, in an illustrative example of a three-member clause, subjunctive clauses "at least one of A, B, and C" and "at least one of A, B, and C" refer to any of the following clauses: {A}, {B} , {C}, {A, B}, {A, C}, {B, C}, {A, B, C}. a sole Thus, subjunctive language is generally not intended to imply that at least one of A, at least one of B, and at least one of C must be present for particular embodiments. Also, unless otherwise indicated or otherwise indicated by context, the term "plurality" denotes a state of plurality (e.g., "a plurality of elements" denotes multiple elements). The number of elements in a plurality is at least two, but can be more if indicated either explicitly or by context. Further, unless otherwise stated or otherwise clear from the context, the phrase "based on" means "based at least in part on" and not "based solely on."

Der Betrieb der hier beschriebenen Prozesse kann in beliebiger geeigneter Reihenfolge durchgeführt werden, es sei denn, es ist hierin anders angegeben oder im Kontext eindeutig gegenteilig beschrieben. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird ein Prozeß wie die hier beschriebenen Prozesse (oder Varianten und/oder Kombinationen davon) unter der Steuerung eines oder mehrerer Computersysteme ausgeführt, die mit ausführbaren Befehlen konfiguriert sind, und als Code (z.B. ausführbare Befehle, ein oder mehrere Computerprogramme oder eine oder mehrere Anwendungen) implementiert, der gemeinsam auf einem oder mehreren Prozessoren, durch Hardware oder Kombinationen davon ausgeführt wird. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist der Code auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert, z.B. in Form eines Computerprogramms, das eine Vielzahl von Befehlen umfasst, die von einem oder mehreren Prozessoren ausführbar sind. In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist ein computerlesbares Speichermedium ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, das flüchtige Signale (z.B. eine sich ausbreitende transiente elektrische oder elektromagnetische Übertragung) ausschließt, aber eine nichtflüchtige Schaltungsanordnung zur Datenspeicherung (z.B. Puffer, Cache und Warteschlangen) innerhalb von Sende-Empfängern für flüchtige Signale umfasst. In mindestens einem Ausführungsbeispiel wird Code (z.B. ausführbarer Code oder Quellcode) auf einem Satz von einem oder mehreren nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedien gespeichert, auf denen ausführbare Befehle (oder ein anderer Speicher zur Speicherung ausführbarer Befehle) gespeichert sind, die bei ihrer Ausführung (d.h. als Ergebnis ihrer Ausführung) durch einen oder mehrere Prozessoren eines Computersystems bewirken, dass das Computersystem die hier beschriebenen Operationen ausführt. Satz nichtflüchtiger computerlesbarer Speichermedien umfasst in mindestens einem Ausführungsbeispiel mehrere nichtflüchtige computerlesbare Speichermedien, und einem oder mehreren einzelnen nichtflüchtigen Speichermedien mehrerer nichtflüchtiger computerlesbarer Speichermedien fehlt der gesamte Code, während mehrere nichtflüchtige computerlesbare Speichermedien gemeinsam den gesamten Code speichern. In mindestens einem Ausführungsbeispiel werden ausführbare Befehle so ausgeführt, dass verschiedene Befehle von verschiedenen Prozessoren ausgeführt werden - z.B. speichert ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium Befehle und eine Hauptzentraleinheit („CPU“) führt einen Teil der Befehle aus, während eine Grafikverarbeitungseinheit („GPU“) andere Befehle ausführt. In mindestens einem Ausführungsbeispiel haben verschiedene Komponenten eines Computersystems separate Prozessoren, und verschiedene Prozessoren führen verschiedene Untergruppen von Befehlen aus.Operation of the processes described herein may be performed in any suitable order, unless otherwise indicated herein or unless context clearly indicates the contrary. In at least one embodiment, a process such as the processes described herein (or variants and/or combinations thereof) is executed under the control of one or more computer systems configured with executable instructions and executed as code (e.g., executable instructions, one or more computer programs, or one or more applications) running collectively on one or more processors, by hardware, or combinations thereof. In at least one embodiment, the code is stored on a computer-readable storage medium, e.g., in the form of a computer program comprising a plurality of instructions executable by one or more processors. In at least one embodiment, a computer-readable storage medium is a non-transitory computer-readable storage medium that excludes transient signals (e.g., propagated transient electrical or electromagnetic transmission), but includes non-volatile data storage circuitry (e.g., buffers, cache, and queuing) within transceivers for transient includes signals. In at least one embodiment, code (e.g., executable code or source code) is stored on a set of one or more non-transitory computer-readable storage media storing executable instructions (or other memory for storing executable instructions) that, when executed (i.e., as a result their execution) by one or more processors of a computer system cause the computer system to perform the operations described herein. Set of non-transitory computer-readable storage media, in at least one embodiment, includes multiple non-transitory computer-readable storage media, and one or more individual non-transitory storage media of multiple non-transitory computer-readable storage media lacks all code, while multiple non-transitory computer-readable storage media collectively store all code. In at least one embodiment, executable instructions are executed such that different instructions are executed by different processors - e.g., a non-transitory computer-readable storage medium stores instructions, and a main central processing unit ("CPU") executes some of the instructions, while a graphics processing unit ("GPU") executes others executes commands. In at least one embodiment, different components of a computer system have separate processors, and different processors execute different subsets of instructions.

Dementsprechend sind Computersysteme in mindestens einem Ausführungsbeispiel so konfiguriert, dass sie einen oder mehrere Dienste implementieren, die einzeln oder kollektiv Operationen der hier beschriebenen Prozesse durchführen, und solche Computersysteme sind mit geeigneter Hardware und/oder Software konfiguriert, die die Durchführung von Operationen ermöglichen. Ferner ist ein Computersystem, das mindestens ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung implementiert, ein einzelnes Gerät und in einem anderen Ausführungsbeispiel ein verteiltes Computersystem, das mehrere Geräte umfasst, die unterschiedlich arbeiten, so dass das verteilte Computersystem die hier beschriebenen Operationen durchführt und ein einzelnes Gerät nicht alle Operationen durchführt.Accordingly, in at least one embodiment, computer systems are configured to implement one or more services that individually or collectively perform operations of the processes described herein, and such computer systems are configured with appropriate hardware and/or software that enable operations to be performed. Furthermore, a computer system that implements at least one embodiment of the present disclosure is a single device, and in another embodiment, a distributed computer system that includes multiple devices that operate differently such that the distributed computer system performs the operations described herein and a single device does not performs all operations.

Die Verwendung von Beispielen oder beispielhaften Formulierungen (z.B. „so wie“) dient lediglich der besseren Veranschaulichung von Ausführungsbeispielen der Offenbarung und stellt keine Beschränkung des Umfangs der Offenbarung dar, sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist. Keine Formulierung in der Beschreibung sollte so ausgelegt werden, dass sie irgendein beliebiges nicht beanspruchtes Element als wesentlich für die Ausführungspraxis der Offenbarung bezeichnet.The use of examples or exemplary language (e.g., "such as") is intended solely to better illustrate embodiments of the disclosure and should not be construed as a limitation on the scope of the disclosure unless otherwise noted. Nothing in the specification should be construed as identifying any non-claimed element as essential to the practice of the disclosure.

Alle hierin zitierten Verweise, einschließlich Publikationen, Patentanmeldungen und Patente, sind hiermit hiermit im gleichen Umfang durch Verweis einbezogen, als ob jeder Verweis einzeln und spezifisch als durch Verweis einbezogen angegeben wäre und in seiner Gesamtheit wiedergegeben wäre.All references cited herein, including publications, patent applications and patents, are hereby incorporated by reference to the same extent as if each reference were individually and specifically stated as incorporated by reference and reproduced in its entirety.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen können die Begriffe „gekoppelt“ und „verbunden“ zusammen mit ihren Ableitungen verwendet werden. Es ist zu verstehen, dass diese Begriffe nicht als Synonyme füreinander gedacht sein können. Vielmehr können in einzelnen Beispielen die Begriffe „verbunden“ oder „gekoppelt“ verwendet werden, um anzuzeigen, dass zwei oder mehr Elemente in direktem oder indirektem physischen oder elektrischen Kontakt miteinander stehen. „Gekoppelt“ kann auch bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente nicht in direktem Kontakt miteinander stehen, aber dennoch miteinander kooperieren oder interagieren können.In the specification and claims, the terms "coupled" and "connected," along with their derivatives, may be used. It is to be understood that these terms are not intended as synonyms for each other. Rather, in individual examples, the terms "connected" or "Coupled" can be used to indicate that two or more elements are in direct or indirect physical or electrical contact with each other. "Coupled" can also mean that two or more elements are not in direct contact with each other, but can still cooperate or interact with each other.

Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, ist zu verstehen, dass sich in der gesamten Beschreibung Begriffe wie „Verarbeiten“, „Rechnen“, „Berechnen“, „Bestimmen“ oder ähnliches auf Aktionen und/oder Prozesse eines Computers oder Rechnersystems oder eines ähnlichen elektronischen Rechengeräts beziehen, die Daten, die als physikalische, z.B. elektronische, Größen in den Registern und/oder Speichern des Rechensystems repräsentiert werden, manipulieren und/oder in andere Daten transformieren, die ähnlich als physikalische Größen in den Speichern, Registern oder anderen derartigen Geräten zur Speicherung, Übertragung oder Anzeige von Informationen repräsentiert werden.Unless expressly stated otherwise, it is to be understood that throughout the specification, terms such as "processing", "computing", "calculating", "determining" or the like refer to the actions and/or processes of a computer or computer system or similar electronic computing device that manipulate and/or transform data represented as physical, e.g. electronic, quantities in the registers and/or memories of the computing system into other data that are similar to physical quantities in the memories, registers or other such devices for storage , transmission or display of information.

In ähnlicher Weise kann sich der Ausdruck „Prozessor“ auf ein beliebiges Gerät oder einen beliebigen Teil eines Geräts beziehen, das elektronische Daten aus Registern und/oder Speicher verarbeitet und diese elektronischen Daten in andere elektronische Daten umwandelt, die in Registern und/oder Speicher gespeichert werden können. Als nicht einschränkende Beispiele kann „Prozessor“ eine CPU oder eine GPU sein. Eine „Rechenplattform“ kann einen oder mehrere Prozessoren umfassen. Wie hierin verwendet, können „Software“-Prozesse beispielsweise Software- und/oder Hardware-Einheiten umfassen, die im Laufe der Zeit Arbeit ausführen, wie Aufgaben, Threads und intelligente Bearbeitungsprogramme. Außerdem kann sich jeder Prozess auf mehrere Prozesse beziehen, um Befehle in Sequenz oder parallel, kontinuierlich oder intermittierend auszuführen. Die Begriffe „System“ und „Verfahren“ werden hier insofern austauschbar verwendet, als System ein oder mehrere Verfahren verkörpern kann und Verfahren als System betrachtet werden können.Similarly, the term “processor” may refer to any device or part of a device that processes electronic data from registers and/or memory and converts that electronic data into other electronic data that is stored in registers and/or memory can become. As non-limiting examples, "processor" can be a CPU or a GPU. A "computing platform" may include one or more processors. As used herein, "software" processes may include, for example, software and/or hardware entities that perform work over time, such as tasks, threads, and intelligent handlers. Also, each process can refer to multiple processes to execute commands in sequence or in parallel, continuously or intermittently. The terms "system" and "method" are used interchangeably herein in that system can embody one or more methods and methods can be considered as a system.

In diesem Dokument kann auf die Beschaffung, den Erwerb, den Empfang oder die Eingabe von analogen oder digitalen Daten in ein Subsystem, Computersystem oder eine computerimplementierte Maschine Bezug genommen werden. Der Prozess des Erhaltens, Erfassens, Empfangens oder Eingebens von analogen und digitalen Daten kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden, z.B. durch Empfangen von Daten als Parameter eines Funktionsaufrufs oder eines Aufrufs einer Anwendungsprogrammierschnittstelle. In einigen Implementierungen kann der Prozess des Erhaltens, Erfassens, Empfangens oder Eingebens analoger oder digitaler Daten durch Übertragung von Daten über eine serielle oder parallele Schnittstelle erfolgen. In einer anderen Implementierung kann der Prozess des Erhaltens, Erfassens, Empfangens oder Eingebens analoger oder digitaler Daten durch die Übertragung von Daten über ein Computernetzwerk von der bereitstellenden Entität zur empfangenden Entität durchgeführt werden. Es kann auch auf das Bereitstellen, Ausgeben, Übertragen, Senden oder Darstellen analoger oder digitaler Daten Bezug genommen werden. In verschiedenen Beispielen kann der Prozess des Bereitstellens, Ausgebens, Übertragens, Sendens oder Darstellens analoger oder digitaler Daten durch die Übertragung von Daten als Eingabe- oder Ausgabeparameter eines Funktionsaufrufs, als Parameter einer Anwendungsprogrammierschnittstelle oder eines Interprozesskommunikationsmechanismus erreicht werden.This document may refer to the acquisition, acquisition, receipt, or input of analog or digital data into a subsystem, computer system, or computer-implemented machine. The process of obtaining, capturing, receiving, or inputting analog and digital data can be performed in a variety of ways, such as receiving data as a parameter of a function call or an application programming interface call. In some implementations, the process of obtaining, capturing, receiving, or inputting analog or digital data may be accomplished by transmitting data over a serial or parallel interface. In another implementation, the process of obtaining, gathering, receiving, or inputting analog or digital data may be performed by the transmission of data over a computer network from the providing entity to the receiving entity. It may also refer to the provision, output, transmission, broadcast, or presentation of analog or digital data. In various examples, the process of providing, outputting, transferring, sending, or representing analog or digital data may be accomplished by transferring data as an input or output parameter of a function call, as a parameter of an application programming interface, or as an interprocess communication mechanism.

Claims (25)

Computerimplementiertes Verfahren, umfassend: Erhalten (1302) einer Berührungssensorinformation von einem Roboterglied (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633), das ein Objekt in der realen Welt manipuliert; Erzeugen (1304) einer Vielzahl von Simulationen des Roboterglieds (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633), das das Objekt manipuliert, wobei die einzelnen Simulationen unterschiedliche Posen für das Objekt aufweisen; Bestimmen (1308) einer Vielzahl von Kosten, wobei jede Kosten der Vielzahl von Kosten einer jeweiligen Simulation der Vielzahl von Simulationen entspricht und jede Kosten der Vielzahl von Kosten mindestens teilweise auf Unterschieden zwischen der Berührungssensorinformation und einer simulierten Berührungssensorinformation basiert, die durch die jeweilige Simulation der Vielzahl von Simulationen erzeugt wird; Identifizieren (1310) einer einzelnen Simulation der Vielzahl von Simulationen mindestens teilweise basierend auf den Kosten; Bestimmen (1312) einer Pose des Objekts in der realen Welt, basierend mindestens teilweise auf einer Pose des Objekts in der identifizierten individuellen Simulation; und Bereitstellen der Pose des Objekts an ein Robotersteuerungssystem (702), das einen Roboter steuert, um eine Aufgabe auszuführen, die mindestens teilweise auf der Pose des Objekts basiert.Computer-implemented method, comprising: obtaining (1302) touch sensor information from a robotic member (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633) manipulating an object in the real world; creating (1304) a plurality of simulations of the robotic limb (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633) manipulating the object, each simulation having different poses for the object; determining (1308) a plurality of costs, wherein each cost of the plurality of costs corresponds to a respective simulation of the plurality of simulations and each cost of the plurality of costs is based at least in part on differences between the touch-sensor information and simulated touch-sensor information determined by the respective simulation of the variety of simulations is generated; identifying (1310) a single simulation of the plurality of simulations based at least in part on the cost; determining (1312) a pose of the object in the real world based at least in part on a pose of the object in the identified individual simulation; and providing the pose of the object to a robotic control system (702) that controls a robot to perform a task based at least in part on the pose of the object. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend ein Aktualisieren eines oder mehrerer physikalischer Parameter der Vielzahl von Simulationen, um eine Differenz zwischen einer Simulation und einer Beobachtung in der realen Welt zu verringern.Computer-implemented method claim 1 , further comprising updating one or more physical parameters of the plurality of simulations to reduce a difference between a simulation and a real world observation. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl der Simulationen unter Verwendung eines GPU-beschleunigten Physiksimulators (708) implementiert wird.Computer-implemented method claim 1 or 2 , wherein the plurality of simulations are implemented using a GPU accelerated physics simulator (708). Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einzelne Simulation identifiziert wird, indem eine einzelne Simulation identifiziert wird, die eine simulierte Berührungssensorinformation erzeugt, die der Berührungssensorinformation am ähnlichsten ist.The computer-implemented method of any preceding claim, wherein the single simulation is identified by identifying a single simulation that produces simulated touch-sensor information that most closely resembles the touch-sensor information. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Erhalten einer initialen Posenabschätzung des Objekts; und Erzeugen einer Vielzahl von möglichen Posen, die bei der Vielzahl von Simulationen zu verwenden sind, wobei die Vielzahl von möglichen Posen durch Modifizieren der initialen Posenschätzung erzeugt wird.Computer-implemented method according to one of the preceding claims, further comprising: obtaining an initial pose estimate of the object; and generating a plurality of possible poses to be used in the plurality of simulations, the plurality of possible poses being generated by modifying the initial pose estimate. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 5, wobei die initiale Posenabschätzung des Objekts basierend auf einem Bild des Objekts bestimmt wird, das erhalten wird, bevor das Objekt von dem Roboterglied (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633) ergriffen wird.Computer-implemented method claim 5 wherein the initial pose estimate of the object is determined based on an image of the object obtained before the object is grasped by the robotic member (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633). Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einzelne Simulation identifiziert wird, indem eine einzelne Simulation mit den niedrigsten assoziierten Kosten identifiziert wird.A computer-implemented method as claimed in any preceding claim, wherein the single simulation is identified by identifying a single simulation with the lowest associated cost. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Information des Berührungssensors ein zweidimensionales Array von Kraftwerten für jeden Finger des Roboterglieds (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633) umfasst.The computer-implemented method of any preceding claim, wherein the touch sensor information comprises a two-dimensional array of force values for each finger of the robotic limb (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633). System, umfassend: einen oder mehrere Prozessoren (1802, 1910, 2002, 2014, 2130, 2205-2207, 2210-2213, 2231, 2232, 2305, 2310, 2315, 2320, 2405, 2410, 2440, 2500, 2530, 2602, 2612, 2734, 2806A-2806D, 2900, 3000, 3100, 3200, 3302, 3400, 3500, 3610, 3800, 3808, 3900); und einen computerlesbaren Speicher (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904,4218), der ausführbare Anweisungen speichert, die bei Ausführung durch den einen oder die mehreren Prozessoren das System veranlassen, zum: Erhalten (1302) von Daten, die Kräfte auf ein Roboterglied (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633) beschreiben, das ein Objekt ergreift; Erzeugen (1304) von Simulationen des Roboterglieds, das das Objekt ergreift, wobei einzelne Simulationen der Simulationen unterschiedliche Posen für das Objekt verwenden; Bestimmen (1308) einer Vielzahl von Werten, wobei jeder Wert der Vielzahl von Werten einer jeweiligen Simulation der Vielzahl von Simulationen entspricht und jeder Wert der Vielzahl von Werten mindestens teilweise auf Unterschieden zwischen den Kräften und simuliert-taktilen simulierten Kräften basiert, die durch die jeweilige Simulation der Vielzahl von Simulationen erzeugt werden; Identifizieren (1310) einer einzelnen Simulation der Simulationen, basierend mindestens teilweise auf dem Wert; Bestimmen (1312) einer Pose des Objekts in der realen Welt mindestens zum Teil basierend auf einer Pose des Objekts in der identifizierten einzelnen Simulation; und Bereitstellen der Pose des Objekts an ein Robotersteuerungssystem (702), das einen Roboter steuert, um eine Aufgabe auszuführen, die mindestens teilweise auf der Pose des Objekts basiert.System comprising: one or more processors (1802, 1910, 2002, 2014, 2130, 2205-2207, 2210-2213, 2231, 2232, 2305, 2310, 2315, 2320, 2405, 2410, 2440, 2500, 261,220, 261,220, 261,220, 261,220, 261,220, , 2806A-2806D, 2900, 3000, 3100, 3200, 3302, 3400, 3500, 3610, 3800, 3808, 3900); and a computer-readable memory (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 2104.4) containing executable instructions stores which, when executed by the one or more processors, cause the system to: obtaining (1302) data describing forces on a robotic limb (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633) grasping an object; creating (1304) simulations of the robotic limb gripping the object, individual simulations of the simulations using different poses for the object; determining (1308) a plurality of values, each value of the plurality of values corresponding to a respective one of the plurality of simulations and each value of the plurality of values being based at least in part on differences between the forces and simulated-tactile simulated forces generated by the respective simulation of the variety of simulations generated; identifying (1310) a single simulation of the simulations based at least in part on the value; determining (1312) a pose of the object in the real world based at least in part on a pose of the object in the identified single simulation; and providing the pose of the object to a robotic control system (702) that controls a robot to perform a task based at least in part on the pose of the object. System nach Anspruch 9, wobei die ausführbaren Anweisungen das System veranlassen, weiter einen oder mehrere physikalische Parameter der Simulationen zu aktualisieren, um eine Differenz zwischen einem Zustand einer Simulation und einem beobachteten Zustand in der realen Welt zu verringern.system after claim 9 , wherein the executable instructions cause the system to further update one or more physical parameters of the simulations to reduce a difference between a state of a simulation and an observed state in the real world. System nach Anspruch 9 oder 10, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren eine Grafikverarbeitungseinheit (2210-2213, , 2231, 2232, 2310, 2315, 2410, 2440, 2500, 2530, 2734, 2806A-2806D, 2900, 3500, 3610) umfassen.system after claim 9 or 10 wherein the one or more processors comprises a graphics processing unit (2210-2213, , 2231, 2232, 2310, 2315, 2410, 2440, 2500, 2530, 2734, 2806A-2806D, 2900, 3500, 3610). System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die einzelne Simulation identifiziert wird, indem eine einzelne Simulation identifiziert wird, die simulierte Daten erzeugt, die den Daten am ehesten entsprechen.system according to one of the claims 9 until 11 , where the single simulation is identified by identifying a single simulation that produces simulated data that most closely matches the data. System nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die ausführbaren Anweisungen das System weiter veranlassen, zum: Erhalten einer initialen Pose des Objekts; und Erzeugen einer Vielzahl von Posen, die auf Objekte in den Simulationen zu verwenden sind, wobei die Vielzahl von möglichen Posen durch Verändern der initialen Pose erzeugt wird.system according to one of the claims 9 until 12 , wherein the executable instructions further cause the system to: obtain an initial pose of the object; and generating a plurality of poses to be used on objects in the simulations, the plurality of possible poses being generated by changing the initial pose. System nach Anspruch 13, wobei die initiale Objektpose unter Verwendung eines Bildes des Objekts bestimmt wird, das erhalten wird, bevor das Objekt von dem Roboterglied (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633) ergriffen wird.system after Claim 13 , wherein the initial object pose is determined using an image of the object obtained before the object is grasped by the robotic member (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633). System nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei: der Wert ein Maß für eine Differenz zwischen den Kräften und den simulierten Kräften ist, und die einzelne Simulation identifiziert wird, indem eine einzelne Simulation mit einem niedrigsten assoziierten Wert identifiziert wird.system according to one of the claims 9 until 14 , where: the value is a measure of a difference between the forces and the simulated forces, and the single simulation is identified by identifying a single simulation with a lowest associated value. System nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei die Daten Berührungssensorinformationen sind, die von einem Berührungskraftsensor an jedem Finger des Roboterglieds (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633) erzeugt werden.system according to one of the claims 9 until 15 , wherein the data is touch sensor information generated by a touch force sensor on each finger of the robotic limb (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633). Computerlesbares Medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904,4218), das Befehle speichert, die bei Ausführung durch einen oder mehrere Prozessoren (1802, 1910, 2002, 2014, 2130, 2205-2207, 2210-2213, 2231, 2232, 2305, 2310, 2315, 2320, 2405, 2410, 2440, 2500, 2530, 2602, 2612, 2734, 2806A-2806D, 2900, 3000, 3100, 3200, 3302, 3400, 3500, 3610, 3800, 3808, 3900) eines Computersystems das Computersystem veranlassen, zum: Erhalten (1302) von Daten, die Kräfte auf ein Roboterglied beschreiben, das ein Objekt ergreift; Durchführen (1304) von Simulationen des Roboterglieds (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633), das das Objekt ergreift, wobei einzelne Simulationen der Simulationen unterschiedliche Posen für das Objekt aufweisen; Bestimmen (1308) einer Vielzahl von Werten, wobei jeder Wert der Vielzahl von Werten einer jeweiligen Simulation der Vielzahl von Simulationen entspricht und jeder Wert der Vielzahl von Werten mindestens teilweise auf Unterschieden zwischen den Kräften und simuliert-taktilen simulierten Kräften basiert, die durch die jeweilige Simulation der Vielzahl von Simulationen erzeugt werden; Identifizieren (1310) einer einzelnen Simulation der Simulationen, basierend mindestens teilweise auf dem Wert; Bestimmen (1312) einer Pose des Objekts in der realen Welt mindestens zum Teil basierend auf einer Pose des Objekts in der identifizierten einzelnen Simulation; und Bereitstellen der Pose des Objekts an ein Robotersteuerungssystem (702), das einen Roboter steuert, um eine Aufgabe auszuführen, die mindestens teilweise auf der Pose des Objekts basiert.Computer readable medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 2104,4,4,3904,4) which when executed by one or more processors (1802, 1910, 2002, 2014, 2130, 2205-2207, 2210-2213, 2231, 2232, 2305, 2310, 2315, 2320, 2405, 2410, 2440, 2500, 26020, , 2612, 2734, 2806A-2806D, 2900, 3000, 3100, 3200, 3302, 3400, 3500, 3610, 3800, 3808, 3900) of a computer system cause the computer system to: obtaining (1302) data describing forces on a robotic limb grasping an object; performing (1304) simulations of the robotic limb (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633) grasping the object, individual simulations of the simulations having different poses for the object; determining (1308) a plurality of values, each value of the plurality of values corresponding to a respective one of the plurality of simulations and each value of the plurality of values being based at least in part on differences between the forces and simulated-tactile simulated forces generated by the respective simulation of the variety of simulations generated; identifying (1310) a single simulation of the simulations based at least in part on the value; determining (1312) a pose of the object in the real world based at least in part on a pose of the object in the identified single simulation; and providing the pose of the object to a robotic control system (702) that controls a robot to perform a task based at least in part on the pose of the object. Computerlesbares Medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904,4218) nach Anspruch 17, wobei die Anweisungen das Computersystem weiter veranlassen, einen oder mehrere Parameter der Simulationen zu aktualisieren, um eine Differenz zwischen einem Zustand einer Simulation und einem beobachteten Zustand in der realen Welt zu verringern.Computer readable medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 21804) after.4 Claim 17 , wherein the instructions further cause the computer system to update one or more parameters of the simulations to reduce a difference between a state of a simulation and an observed state in the real world. Computerlesbares Medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904,4218) nach Anspruch 17 oder 18, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren eine Mehrkern-Grafikverarbeitungseinheit umfassen.Computer readable medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 21804) after.4 Claim 17 or 18 , wherein the one or more processors comprise a multi-core graphics processing unit. Computerlesbares Medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904,4218) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Simulationen parallel unter Verwendung einer Vielzahl von Prozessoren durchgeführt werden.Computer-readable medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904) after any of claims 17 until 19 , where the simulations are performed in parallel using a plurality of processors. Computerlesbares Medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904,4218) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die Anweisungen das Computersystem weiter veranlassen, zum: Erhalten einer initialen Pose des Objekts; und Erzeugen einer Vielzahl von Posen, die auf Objekte in den Simulationen anzuwenden sind, wobei die Vielzahl von möglichen Posen durch Verändern der initialen Pose erzeugt wird.Computer-readable medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904) after any of claims 17 until 20 , wherein the instructions further cause the computer system to: obtain an initial pose of the object; and generating a plurality of poses to be applied to objects in the simulations, the plurality of possible poses being generated by changing the initial pose. Computerlesbares Medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904,4218) nach Anspruch 21, wobei die initiale Pose des Objekts unter Verwendung eines mit einer Tiefenkamera erhaltenen Bildes des Objekts bestimmt wird.Computer readable medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 21804) after.4 Claim 21 , wherein the initial pose of the object is determined using an image of the object obtained with a depth camera. Computerlesbares Medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904,4218) nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei: der Wert ein Maß für die Differenz zwischen den Kräften und den simulierten Kräften ist, und die einzelne Simulation identifiziert wird, indem eine einzelne Simulation mit einem niedrigsten assoziierten Wert identifiziert wird.Computer-readable medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904) after any of claims 17 until 22 , where: the value is a measure of the difference between the forces and the simulated forces, and the single simulation is identified by identifying a single simulation with a lowest associated value. Computerlesbares Medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904,4218) nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei die Daten Berührungssensor-Informationen sind, die von einem Berührungskraftsensor am Roboterglied erzeugt werden.Computer-readable medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904) after any of claims 17 until 23 , wherein the data is touch sensor information generated by a touch force sensor on the robot limb. Ein Roboter umfassend: einen Arm, der ein oder mehrere bewegliche Elemente umfasst, die über einen oder mehrere Servomotoren verbunden sind; ein Roboterglied (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633), das mit dem Arm verbunden ist, wobei das Roboterglied einen oder mehrere Berührungssensoren aufweist; einen oder mehrere Prozessoren (1802, 1910, 2002, 2014, 2130, 2205-2207, 2210-2213, 2231, 2232, 2305, 2310, 2315, 2320, 2405, 2410, 2440, 2500, 2530, 2602, 2612, 2734, 2806A-2806D, 2900, 3000, 3100, 3200, 3302, 3400, 3500, 3610, 3800, 3808, 3900); und das computerlesbare Medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 3904, 4218) nach einem der Ansprüche 17 bis 24, das mit dem einen oder den mehreren Prozessoren verbunden ist.A robot comprising: an arm comprising one or more movable elements connected via one or more servomotors; a robotic limb (104, 108, 112, 116, 204, 504, 618-633) connected to the arm, the robotic limb having one or more touch sensors; one or more processors (1802, 1910, 2002, 2014, 2130, 2205-2207, 2210-2213, 2231, 2232, 2305, 2310, 2315, 2320, 2405, 2410, 2440, 2500, 261,220, 261,220, 261,220, 261,220, 261,220, , 2806A-2806D, 2900, 3000, 3100, 3200, 3302, 3400, 3500, 3610, 3800, 3808, 3900); and the computer-readable medium (1802, 2004, 2016, 2201, 2202, 2220, 2220-2223, 2233, 2234, 2365, 2544A, 2544B, 2604, 2722, 2724, 2770, 3320, 3418, 4904) according to any one of 3904 claims 17 until 24 , which is connected to the one or more processors.
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