什么是DRP？

DRP全稱是Dynamically Reconfigurable Processer，即動(dòng)態(tài)可重配置處理器。是瑞薩獨(dú)創(chuàng)的體系結(jié)構(gòu)，能夠動(dòng)態(tài)的調(diào)整硬件運(yùn)算單元的邏輯電路，也能夠從軟件層面對(duì)運(yùn)算邏輯進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，保證了靈活性的同時(shí)也擁有不俗的圖像處理能力。當(dāng)前，DRP技術(shù)已迭代至第三代，并配套開發(fā)了一系列相關(guān)算法及工具鏈，免費(fèi)提供客戶參考及使用。

第一代DRP技術(shù)被應(yīng)用在入門級(jí)的RZ/A2M MPU等產(chǎn)品中，使其擁有出色的AI及圖像加速能力。以下內(nèi)容，均是基于第一代DRP技術(shù)展開介紹的。?

DRP如何工作？

DRP有6個(gè)獨(dú)立的單元稱為“Tile”，它們可以加載多個(gè)配置數(shù)據(jù)（即算法庫(kù)）并且并行的執(zhí)行，這些算法庫(kù)存放在系統(tǒng)內(nèi)存中，在需要的時(shí)候由CPU下發(fā)指令將其加載到各個(gè)Tile中。

任何時(shí)候都可以修改各個(gè)Tile中的算法庫(kù)，并且在修改過程中不會(huì)影響其它Tile的運(yùn)行。

DRP采用動(dòng)態(tài)加載的方法可以在極小的硬件資源上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用對(duì)不同圖像處理算法高速處理的需求。

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DRP憑什么這么優(yōu)秀？

DRP是一個(gè)硬件資源，所有的運(yùn)算邏輯都在硬件層面實(shí)現(xiàn)，每個(gè)Tile都是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算單元，Tile擁有的硬件資源是一定的，所以當(dāng)有算法庫(kù)用到的硬件資源較多的時(shí)候，就需要兩個(gè)甚至更多的Tile來協(xié)同配合，以下是DRP所擁有的硬件資源。

DRP在運(yùn)行的過程中，會(huì)自動(dòng)的根據(jù)算法庫(kù)的復(fù)雜程度，靈活的對(duì)硬件資源進(jìn)行一些整合，比如在一個(gè)Tile內(nèi)，將兩個(gè)16bit的乘法器合并成一個(gè)32bit的乘法器使用；或者將一個(gè)16bit的乘法器與一個(gè)計(jì)數(shù)器組合使用等。進(jìn)一步擴(kuò)大了DRP的運(yùn)算能力。

硬件的運(yùn)算能力我們都非常清楚，比如目前應(yīng)用非常廣泛的FPGA的算力就和CPU完全不在一個(gè)量級(jí)，然而FPGA的缺陷也很明顯，就是運(yùn)算規(guī)模直接和門電路數(shù)量掛鉤，需要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法就必須用更多的門數(shù)，而且一旦算法要求的門數(shù)超出了項(xiàng)目初期的FPGA選型，則不得不更換更大規(guī)模的FPGA，非常的不方便。

這個(gè)時(shí)候，DRP的靈活性就體現(xiàn)出來了，它不僅可以在庫(kù)與庫(kù)之間靈活切換，在同一個(gè)庫(kù)的內(nèi)部，也能在不同的時(shí)鐘周期內(nèi)，動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)算電路之間的邏輯，來實(shí)現(xiàn)各種各樣的運(yùn)算方式。通過這種分時(shí)復(fù)用的方式，最大限度的提升了運(yùn)算性能，給小體積發(fā)揮大能力提供了無限可能。

動(dòng)態(tài)可重配置的性能可以在1ns內(nèi)修改運(yùn)算電路的組合方式，動(dòng)態(tài)加載可以在1ms內(nèi)重新裝載整個(gè)新的算法庫(kù)。

DRP甚至可以通過多個(gè)Tile運(yùn)行同一個(gè)算法庫(kù)來提高處理速度。比如將一張圖片等分為6份，交給6個(gè)Tile進(jìn)行圖像處理，性能直接在原有的基礎(chǔ)上提升6倍！

一般來說，性能提升往往會(huì)伴隨著功耗的增加。但是用DRP來提升圖像處理能力是一種另辟蹊徑的優(yōu)化方式，而且這種方式的能耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CPU的能耗。

我們使用RZ/A2M這款芯片的CPU和DRP分別運(yùn)行Canny Edge Detection并測(cè)量了這兩種情況下的性能與能耗。?

Canny Edge Detection攏共分三步：

這一連串的流程，交給CPU去做，耗費(fèi)了142ms左右的時(shí)間，但是如果交給DRP做，只需要10.4ms！其中還包含了不同DRP庫(kù)之間切換的時(shí)間！

除了速度上的優(yōu)勢(shì)，能耗方面的優(yōu)點(diǎn)也非常明顯：

對(duì)比發(fā)現(xiàn)DRP不僅在運(yùn)算速度上提升了14倍，在功耗上也只用了CPU的1/20。

以上，是第一代DRP技術(shù)特點(diǎn)的介紹，后續(xù)還有關(guān)于DRP技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用及最新的DRP技術(shù)介紹，敬請(qǐng)期待！

編輯：黃飛