Μια ματιά στο NVIDIA Jetson TX1

Κοίταξα το νέο NVIDIA Jetson TX1 Το Developer Kit για λίγες μέρες, και παρόλο που δεν σχετίζεται άμεσα με το Android, είναι πολύ ωραίο για να μην μιλήσουμε.

Αυτό είναι το μέλλον της τεχνολογίας στο δικό της μικροσκοπικό πακέτο. Οι μηχανές μπορούν ήδη να δουν, να ακούσουν και να μάθουν. Μπορούν να οδηγήσουν αυτοκίνητο. Μπορούν να φτιάξουν ένα αυτοκίνητο. Γεμίζουν δοχεία μελάνης, δοκιμάζουν προφυλακτικά και μαζεύουν πορτοκάλια — όλα αυτά χωρίς άμεση ανθρώπινη παρέμβαση. Αλλά τα πράγματα γίνονται Πραγματικά ενδιαφέρον όταν ενώνεις ένα σωρό από αυτά και τα βοηθάς να διδάξουν τον εαυτό τους και ο ένας τον άλλον.

Πιθανότατα έχετε ακούσει τον όρο "Νευρωνικό Δίκτυο" και ίσως γνωρίζετε ακόμη και τι είναι και πώς λειτουργούν. Παίρνετε ένα σωρό ισχυρούς υπολογιστές δικτυωμένους και αφήστε τους να αναλύσουν αυτά που βλέπουν ή ακούν ή συλλέγουν από οποιαδήποτε άλλη πηγή εισόδου. Μαζί μαθαίνουν και μοιράζονται δεδομένα, ώστε να μπορούν να κάνουν πράγματα όπως να διαβάζουν χειρόγραφα, να ανιχνεύουν καρκίνο, να παίζουν σκάκι ή να ανταλλάσσουν μετοχές στο χρηματιστήριο. Η γνωστική επιστήμη δεν είναι ακριβώς κάτι νέο, αλλά έχει απογειωθεί σε μεγάλο βαθμό τα τελευταία χρόνια.

Προϊόντα όπως το NVIDIA Jetson TX1 θα είναι ένα μεγάλο μέρος του πού πηγαίνουμε από εδώ και του πόσο γρήγορα φτάνουμε εκεί.

Τι είναι το Jetson TX1;

Το Jetson TX1 είναι μια ενσωματωμένη μονάδα "υπερυπολογιστή". Έχει σχεδιαστεί για να παρέχει όλη την υπολογιστική ισχύ που απαιτείται για τη λειτουργία εξοπλισμού, μηχανημάτων και πραγμάτων που δεν έχουν εφευρεθεί και παρουσιαστεί ακόμη ως ένα μικρό πακέτο (το ίδιο το δομοστοιχείο TX1 έχει το μέγεθος μιας πιστωτικής κάρτας) που θα ταιριάζει σε μέρη όπου μια συμβατική μηχανή μεγάλης μορφής δεν ταιριάζει. Λόγω των εξελίξεων του λογισμικού, ο υπολογισμός GPU πρωτοστατεί στην καινοτομία σε χώρους όπως ο αυτοματισμός, ο ιατρικός εξοπλισμός και η μηχανική όραση. NVIDIA είναι μία από τις εταιρείες που πρωτοστατούν στον τομέα των υπολογιστών GPU, τόσο από πλευράς υλικού όσο και λογισμικού.

Το Jetson TX1 Developer Kit είναι ένα χαμηλού κόστους, εμπορικά διαθέσιμο προϊόν που επιτρέπει την ανάπτυξη του ακριβούς υλικού που θα αναπτυχθεί στο τελικό προϊόν. Η μονάδα TX1 είναι μικρή και μπορεί να διασυνδέεται μέσω τυπικών καναλιών εισόδου/εξόδου. Η πλακέτα μεταφοράς έχει όλες αυτές τις τυπικές εισόδους και εξόδους, εξοικονομώντας πολλές ώρες φαντασίας και σχεδίασης για την πλευρά της μηχανικής λογισμικού.

Για εμάς, τους λάτρεις του Android και της τεχνολογίας, είναι πιθανώς πιο εύκολο να πούμε τι είναι το Jetson TX1 δεν. Το TX1 δεν είναι κάτι που θα αγοράζατε για να δημιουργήσετε ένα μίνι HTPC, για παράδειγμα. Υπάρχουν πολλές σανίδες πιο κατάλληλες για «χομπίστες» και έργα σε επίπεδο χόμπι και κοστίζουν πολύ λιγότερο. Εάν θέλετε να δημιουργήσετε ένα ελεγκτή LED για ατμοσφαιρικό φωτισμό οικιακού κινηματογράφου, αγοράστε ένα Raspberry Pi ή μία από τις μονάδες υπολογιστή με μονή πλακέτα Snapdragon. Εάν έχετε ανάγκη για σοβαρή υπολογιστική εργασία σε ένα πιο επιστημονικό ή βιομηχανικό περιβάλλον, τότε θα θέλατε να δείτε το Jetson TX1.

Φυσικά, το TX1 θα μπορούσε πιθανότατα να είναι ένα φονικό HTPC όταν όλα έχουν ειπωθεί και γίνει. Αλλά δεν το κάνετε χρειάζομαι Η υπολογιστική ισχύς ενός δωματίου αξίζει για την αναπαραγωγή βίντεο στην τηλεόρασή σας και δεν χρειάζεται να ξοδέψετε 600 $ στον πίνακα για να ξεκινήσετε με ένα.

Η τεχνολογία υλικού

Η καρδιά του TX1 είναι ο επεξεργαστής Tegra X1 256 πυρήνων (ναι, 256) της NVIDIA. Είναι εξαιρετικά συμπαγές και αποδοτικό, παρέχοντας απόδοση TeraFLOP στα 16 bit μέσω τετραπύρηνου CPU ARM Cortex-A57 και μιας ολοκληρωμένης GPU Maxwell. Η μονάδα ενσωματώνει επίσης 4 GB LPDDR4 RAM, 16 GB αποθήκευσης eMMC 5.1, Gigabit ethernet, 802.11ac Wifi (2x2) και το δικό της PMIC. Ένας σύνδεσμος 400 ακίδων παρέχει συνδέσεις εισόδου/εξόδου τόσο υψηλής όσο και χαμηλής ταχύτητας βιομηχανικού προτύπου και α Η πλάκα θερμικής μεταφοράς επιτρέπει τη χρήση μιας μόνο ψύκτρας για να διατηρείται η μονάδα εντός της θερμοκρασίας ανοχές.

Στο κιτ προγραμματιστή περιλαμβάνεται επίσης μια πλακέτα μεταφοράς TX1. Χρησιμοποιώντας τη σύνδεση πλακέτας με πλακέτα 400 ακίδων, το Jeston TX1 παρέχει μια πλήρη και ευέλικτη πλατφόρμα ανάπτυξης, χρησιμοποιώντας συνδέσεις βιομηχανικών προτύπων. Συνδέστε το Jeston TX1 στην πλακέτα μεταφοράς, προσθέστε την ψύκτρα (το κιτ που μας παρασχέθηκε ήταν προσυναρμολογημένο) και έχετε έναν πλήρη υπολογιστή ανάπτυξης, έτοιμο για οποιοδήποτε κατάστημα Ε&Α ή γραφείο μηχανικών.

Ακολουθεί μια ανάλυση του I/O που παρέχεται από το πλήρες κιτ προγραμματιστών Jeston TX1:

• Σύνδεση στο Jetson TX1 Module μέσω σύνδεσης Board-to-Board 400 ακίδων (8x50)
• Αποθήκευση: Υποδοχή κάρτας SD πλήρους μεγέθους, υποδοχή SATA (Power & TX/RX)
• USB 3.0 Type A + USB 2.0 Micro AB
• Συνδεσιμότητα: Gigabit Ethernet (RJ45 Connector με LED), 802.11 ac Wifi, Bluetooth 4.1
• Τυπική υποδοχή PCIe x4
• Κεφαλίδα επέκτασης οθόνης — DSI (λωρίδες 2x4), λωρίδες eDP x4, οπίσθιος φωτισμός με PWM/Control
• Υποδοχή πλήρους μεγέθους HDMI 2.0 Type A
• Κεφαλίδα επέκτασης κάμερας: CSI: 6, x2 / 3 x4, Cameral CLK, I2C & Control, I2S, UART, SPI
• Υποδοχή M.2 Key E: PCIE x1 Lane, SDIO, USB2.0 / I2S, UART, I2C / Modem και Wifi Control
• Επέκταση κεφαλίδας: I2C, SPI, UART, I2S, D-MIC, Ρολόι ήχου και έλεγχος
• Είσοδος αφής: SPI/I2C (Στην κεφαλίδα οθόνης)
• Κουμπιά Power, Reset & Force Recovery
• Power και SOC Enale LED
• Υποδοχή JTAG (Τυπική κεφαλίδα 20 ακίδων)
• Σύνδεση εντοπισμού σφαλμάτων (Πίνακας 60 ακίδων)
• Σειριακές υποδοχές τροφοδοσίας, επαναφοράς και ανάκτησης
• Σήματα JTAG, UART1, I2C και σειριακής θύρας σε κεφαλίδα 1x6
• Ισχύς: DC Jack: 6V-19V
• Κύρια αναλώσιμα 3,3V/5V: 2xTPS53015
• Κύρια τροφοδοσία 1,8V: APW8805
• Αναλώσιμα USB VBUS: RT9715 και APL3511
• 12V για PCIe & SATA: LM3481
• Κεφαλίδα ελέγχου φόρτισης: Υποδοχή Flex 10 ακίδων

Ναι, έπρεπε να ψάξω μόνος μου τα μισά από αυτά, οπότε μην αισθάνεσαι άσχημα αν σου είναι όλα ελληνικά. Το θέμα είναι ότι το Jetson TX1 Developer Kit έχει ρυθμιστεί για να συνδέεται και να τροφοδοτεί σχεδόν οποιονδήποτε αισθητήρα, εξάρτημα ή περιφερειακό μπορείτε να αγοράσετε ή να αναπτύξετε μόνοι σας.

Η τεχνολογία λογισμικού

Το λογισμικό που απαιτείται για την ανάπτυξη στο Jeston TX1 είναι εκτενές και απλό στη ρύθμιση. Το Jetson Jetpack είναι ένα πλήρες πακέτο που αποτελείται από το Ubuntu 14.04 (συμπεριλαμβανομένων των απαραίτητων εργαλείων ανάπτυξης και μεταγλώττισης), απαιτούμενο ενδιάμεσο λογισμικό και δείγματα κώδικα. Το πακέτο είναι προσαρμοσμένο για τις πλακέτες Jetson (τόσο το Jetson TK1 του περασμένου έτους όσο και το πιο ισχυρό TX1) κατασκευασμένο από εργαλεία γνωστά στους προγραμματιστές υπολογιστών GPU και στοιχεία ανοιχτού κώδικα. Τα συμπεριλαμβανόμενα API και διάφορες εργαλειοθήκες:

• OpenGL 4.4: Ένα cross-platform, διαγλωσσικό API για απόδοση γραφικών 2D και 3D
• CUDA 7.0: Ένα περιβάλλον προγραμματισμού για προγραμματιστές C και C++ που δημιουργούν εφαρμογές με επιτάχυνση GPU.
• cuDNN 4.0: Οι βιβλιοθήκες CUDA Deep Neural Network, που παρέχουν εξαιρετικά βελτιστοποιημένες ρουτίνες για το σχεδιασμό και την εκπαίδευση νευρωνικών δικτύων.
• OpenCV 3.0: (Open Source Computer Vision) Μια βιβλιοθήκη λειτουργιών που χρησιμοποιείται για την όραση υπολογιστή σε πραγματικό χρόνο.
• OpenVX 1.0: Πρότυπο χωρίς δικαιώματα για επιτάχυνση GPU μεταξύ πλατφορμών για εφαρμογές υπολογιστικής όρασης.
• VisionWorks 1.0: Μια εργαλειοθήκη που αναπτύχθηκε από τη NVIDIA που παρέχει αλγόριθμους βελτιστοποιημένους για GPU και SoC με δυνατότητα CUDA.
• ROS: (Robot Operating System) Ένα σύνολο πλαισίων και ενδιάμεσων προγραμμάτων που έχουν σχεδιαστεί για την ανάπτυξη ρομποτικού λογισμικού.

Επιπλέον, παρέχεται ένα πλήρες σύνολο εργαλείων σχεδίασης και ανάπτυξης εφαρμογών, με στόχο την ευκολία χρήσης κατά την ανάπτυξη με το Tegra X1 και το Jeston TX1. Ένα πλήρες IDE παρέχεται χρησιμοποιώντας το Eclipse, εξειδικευμένα προγράμματα εντοπισμού σφαλμάτων γραφικών με υποστήριξη για OpenGL σε όλες τις πλατφόρμες και το NVIDIA PerfKit για εντοπισμό σφαλμάτων και προφίλ εφαρμογών OpenGL και D3D.

Η εγκατάσταση λογισμικού έχει σχεδιαστεί για χρήστες που είναι εξοικειωμένοι με το Linux και τα εργαλεία ανάπτυξης, για τους οποίους δημιουργήθηκε αυτό το κιτ. Η διαδικασία είναι πολύ απλή και το Jetson TX1 σας θα εκκινήσει σε κατάσταση χρήσης. Μας παρασχέθηκαν τα απαραίτητα εργαλεία και ενημερώσεις σε μια κάρτα SD, αλλά οι τελικοί χρήστες θα έχουν πλήρη πρόσβαση στα εργαλεία ανάπτυξης της NVIDIA μέσω του Διαδικτύου.

Θα πρέπει να κατανοήσετε πώς να αλλάξετε δικαιώματα, να πλοηγηθείτε στη γραμμή εντολών και να αναβοσβήσετε ενημερώσεις λειτουργικού συστήματος μέσω της σύνδεσης USB σε έναν κεντρικό υπολογιστή που εκτελεί επίσης το Ubuntu 14.04.

Το πακέτο Jetson Jetpack κάνει τα πράγματα απλά όταν έρθει η ώρα να εγκαταστήσετε τα εργαλεία ανάπτυξής σας. Ένα γραφικό Component Manager (όπως το Android SDK manager) σάς επιτρέπει να εγκαταστήσετε, να ενημερώσετε και να διαχειριστείτε τα εργαλεία, τα δείγματα και τα διάφορα στοιχεία ανάπτυξης σε ένα μόνο παράθυρο.

Άλλα δείγματα και επιδείξεις εγκαθίστανται μέσω του εγγενούς διαχειριστή πακέτων του Ubuntu, χρησιμοποιώντας το αποθετήριο CUDA της NVIDIA.

Παρέχεται μια πλήρης σειρά εργαλείων αναφοράς, δειγμάτων κώδικα και εφαρμογών επίδειξης και θα μπορείτε να λαμβάνετε τις απαντήσεις σε οποιαδήποτε από τις ερωτήσεις σας στο Ιστότοπος υποστήριξης Ενσωματωμένου Υπολογιστή της NVIDIA. Η NVIDIA είναι σοβαρή για τα προϊόντα Jetson της και είναι σε αυτό για μεγάλο χρονικό διάστημα. Θα βρείτε άφθονη υποστήριξη, τόσο από χρήστες όσο και από την εταιρική NVIDIA.

Πώς ταιριάζουν μεταξύ τους

Η ανάπτυξη υλικού και λογισμικού είναι δύσκολη. Είναι επίσης πολύ αγχωτικό. Και είναι πολύ ικανοποιητικό. Χρειάζεστε τα σωστά εργαλεία για να ξεκινήσετε τη δουλειά και μια ομάδα υποστήριξης με δυνατούς ώμους για να ολοκληρώσετε τη δουλειά. Εδώ μπαίνουν στο παιχνίδι η NVIDIA και το Jetson TX1.

Το TX1 Developer Kit είναι μια ολοκληρωμένη, εξαντλητική λύση για να ξεκινήσετε. Το υλικό είναι κάτι παραπάνω από ικανό για την προβλεπόμενη χρήση, αρκετά απλό στη ρύθμιση και σχετικά φθηνό. Η υποστήριξη λογισμικού είναι εξαιρετική και η NVIDIA ενδιαφέρεται για την πλατφόρμα στο σύνολό της, καθώς και για την επιτυχία των συνεργατών της.

Το πιο σημαντικό είναι ότι η μονάδα TX1 σχεδιάστηκε ειδικά για ενσωματωμένες εφαρμογές που απαιτούν εντατικό υπολογισμό. Χρησιμοποιώντας τις βιβλιοθήκες και τα εργαλεία CUDA της NVIDIA, μπορείτε να έχετε αποτελέσματα παρόμοια με έναν επιτραπέζιο επεξεργαστή προηγμένης τεχνολογίας, με περίπου το ένα δέκατο των απαιτήσεων ενέργειας. Όλα από έναν υπολογιστή στο μέγεθος της κάρτας Visa.

Βλέπετε το μέλλον της τεχνολογίας που θα ενσωματωθεί στη ζωή όλων μας εδώ. Οι «έξυπνες» μηχανές που σκέφτονται μαζί σε ένα νευρωνικό δίκτυο, ειδικά ο εξοπλισμός μάθησης χωρίς επίβλεψη, χρειάζονται αυτό που λέγεται χωρητικότητα για να εκτελούν όλο και πιο περίπλοκη ανάλυση στην είσοδο. Χρειάζεστε ισχυρούς υπολογιστές που είναι πολύ ενεργειακά αποδοτικοί για να αποκτήσετε χωρητικότητα. Ο Jetson TX1 είναι ένας ισχυρός, ενεργειακά αποδοτικός υπολογιστής.

Το Jetson TX1 Developer Kit αποστέλλεται σήμερα για 599 $. Οι εκπαιδευτικές πωλήσεις είναι μόνο 299 $. Μπορείτε να αγοράσετε από το Amazon, το Newegg, το Micro Center ή απευθείας από την NVIDIA.