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00 总览与设计哲学(原厂视角)

先阅读 掌握标准与面试复习图谱,再用 量化 GEMM 映射案例 串起数值、编译与硬件约束。脉动阵列、静态调度与 VLIW 均是架构选择,不是所有 NPU 必备属性。

原厂研发分工与 DSA 设计哲学

领域专用架构(Domain-Specific Architecture, DSA)的核心设计原则是“牺牲通用标量灵活性,换取极限能效比与算力密度”。在 NPU 芯片原厂中,芯片与软件的协同度远超通用 CPU/GPU:

graph LR
    Algo["AI 算法团队 (PyTorch / ONNX / 模型结构演进)"]
    Compiler["AI 编译器团队 (MLIR / TVM / Tiling 引擎 / 静态分配)"]
    Arch["芯片架构团队 (2D 阵列 / SRAM 拓扑 / NoC / C-Model)"]
    RTL["数字前端与后端 (SystemVerilog / TSMC Tapeout)"]
    Driver["底层驱动与固件 (KMD / Doorbell / Event 同步)"]
    App["业务部署与交付 (端侧 ISP / 云端 LLM 集群)"]

    Algo --> Compiler
    Compiler <--> Arch
    Arch --> RTL
    RTL --> Driver
    Compiler --> Driver
    Driver --> App

三条原厂核心学习路线

路线 1:AI 编译器、图优化与算子切分线(Compiler & Graph Track)

  • 核心目标:编写图优化 Pass、算子融合、多级 Tiling 算法与 SRAM 静态内存复用,生成高 MFU 指令流。
  • 推荐路径
    01 NPU 总体架构 → 02 脉动阵列与 VPU → 03 片上 SRAM 与双缓冲
    → 04 混合精度与量化 → 09 AI 编译器与 Tiling → 10 MFU 性能分析
    → Case-Studies 01 Transformer 映射 → Labs 02 TVM Tiling
    

路线 2:底层驱动、微控制器固件与任务调度线(Driver & Firmware Track)

  • 核心目标:掌握 Linux KMD、Task Queue 硬件队列、Hardware Barrier 同步与多核中断处理。
  • 推荐路径
    01 NPU 总体架构 → 03 Scratchpad SRAM → 05 Tensor DMA
    → 07 VLIW 指令流与调度器 → 09 驱动与运行时 → 10 故障定位
    → Case-Studies 03 相机 ISP-NPU 流水
    

路线 3:芯片微架构、数字设计与集群互联线(Silicon & Interconnect Track)

  • 核心目标:掌握 2D 脉动阵列微架构、Tensor DMA 地址生成器、2D Mesh NoC 与云端 Chip-to-Chip 扩展。
  • 推荐路径
    01 DSA 芯片定义 → 02 脉动阵列数据通路 → 05 Tensor DMA
    → 06 片上 NoC 互联 → 08 端云分化 → 11 集群互联与 HCCL
    → Cross-Topics 01~04