讓筆記本電腦重獲生機：萊迪思為筆記本電腦增添重要功能

實時在線和瞬時啟動

如今，筆記本電腦進入睡眠或喚醒狀態只有三種操作方式：按下按鈕（可能是用鼠標），合上機蓋或等待電腦進入睡眠。新款的筆記本電腦可能會通過語音命令喚醒。

筆記本電腦面臨的主要問題在于其SoC芯片。SoC負責控制筆記本電腦中進行的各類活動，因此，它參與了電腦執行的絕大多數任務。SoC包含CPU核心，可能還包括其他處理電路和外設電路，它在工作時會消耗大量能量。

由于SoC參與了筆記本電腦的大量活動，因此在系統（尤其是SoC）休眠時，電腦幾乎無法處理任何任務。睡眠期間可用的功能就是和喚醒系統相關的選項。其他任務都無法在睡眠的系統上運行。在某些情況下，如果需要處理特定的任務（如下載電子郵件、網絡監控等），工作功率會達到100毫瓦，大大減少了電池使用時間。

如果筆記本電腦擁有響應傳感器信號的AI功能，那么即使SoC處于睡眠狀態，電腦也可以執行許多任務。AI功能可以在SoC睡眠時工作或做出決策，要么喚醒SoC開展進一步的工作，要么讓SoC保持睡眠狀態，讓AI處理所需完成的任務。低功耗FPGA是實現AI功能的理想硬件平臺。它們擁有足夠的處理能力執行基本的AI任務（例如存在檢測），功耗卻比SoC低得多。如果AI確定需要SoC參與任務，則將其喚醒，配合AI進行處理或采取其他措施。

萊迪思sensAI解決方案集合可搭載iCE40 UltraPlus、ECP5?和CrossLink-NX FPGA，輕松實上述AI功能。但是目前為止，此類AI大多應用于物聯網（IoT）設備。例如，智能門鈴可能具有以下功能：

●   檢測人員和其他物體（如包裹）的存在。

●   檢測和/或識別出特定的人臉或人。可以是注冊為授權用戶的特定人員（例如房屋的居住者），也可以是經常路過門鈴攝像頭的人員，例如身穿制服的快遞員或園丁。

●   理解一些手勢或語音命令。將面部識別與語音關鍵詞或密碼驗證相結合，可以實現雙重身份驗證登錄，提高安全性。

●   利用兼容各類傳感器的推理引擎來最大程度地減少傳輸到云端數據。

在此類應用中，萊迪思FPGA能夠在SoC不工作的狀態下，在更低功耗下提供比獨立CPU更高的性能，因為CPU必須通過軟件執行任務，而FPGA采用效率更高、基于硬件的實現。例如，控制智能門鈴或監控攝像頭的CPU每秒可處理1-2幀，而功耗卻高達100 mW。 萊迪思iCE40 UltraPlus FPGA在7 mW功耗下每秒可處理5幀，性能為前者的3-5倍，功耗僅為前者的十四分之一。

如果萊迪思的sensAI解決方案可用于智能門鈴或監控攝像頭，則同樣適用于筆記本電腦，實現以下功能：

●   檢測用戶何時觀看屏幕。當用戶的視線離開屏幕時，調暗屏幕節省電量；注意力重新聚焦屏幕時，增加屏幕亮度。

●   根據筆記本電腦所處的位置調整安全設置。

●   檢測用戶的視線方向。這可以簡化通常需要鼠標的任務。眼部跟蹤可以避免手動操作某些頻繁出現的任務。

●   優化圖形渲染的功耗。可以著重渲染用戶正在觀看的屏幕部分。其余部分保持相對模糊或較低的渲染效果，從而節省電量，直到用戶視線轉移到屏幕的其他部分。

●   通過玩家的眼睛移動影響游戲的敘述軌跡。

●   檢測是否有人在用戶背后偷窺。

●   沒人使用筆記本電腦時，調暗屏幕以節省電量。

下面的示意圖說明了萊迪思iCE40 UltraPlus FPGA如何分擔筆記本電腦SoC的一些AI處理工作。

在此設計中，傳感器接口收集各個傳感器的輸入，在FPGA的神經網絡（NN）加速器中進行處理，并在片上SRAM存儲處理神經網絡所需的權重和激活值。如果需要進一步處理，加速器則做出決策，喚醒SoC。

AI功能的構建采用了萊迪思sensAI解決方案集合的各種資源以及iCE40 UltraPlus和CrossLink-NX FPGA。設計人員可以使用完善的軟件工具和整套設計工具，進一步調整在Caffe、Keras、MobileNet、ResNet、SSD和TensorFlow等主要框架上訓練的網絡。sensAI包括了參考設計、演示板、IP核和硬件平臺，可用于開發各類常見的AI應用（例如存在檢測、對象計數、面部識別等）。萊迪思還提供定制設計服務，讓開發人員快速實現AI功能，而無需全方位學習如何開發和實現AI應用。

減少信號數量，邁入全新形態

現代筆記本電腦面臨的第二個挑戰是如何超越傳統的外觀。這涉及到筆記本的靈活性，例如從中間將屏幕折疊將其收起。筆記本電腦的設計面臨著大量信號傳輸的難題，這些信號又涉及到眾多協議。

一種簡單的處理方法是通過信號聚合來減少信號數量。可以將多個低帶寬接口復用到單個更高帶寬的信號上，然后再進行解復用，大大優化了筆記本電腦的布線。它使電路板之間的連接更簡單，還能簡化電路板上的布線，還意味著能夠大大減少穿過鉸鏈或其他柔性元件的線路。并且由于減少了連接器數量，可靠性也得到增強。

信號聚合可以在單線或一對LVDS上實現。萊迪思的FPGA可以提供諸多性能選擇來傳輸這些信號，從而為最高效的設計實現提供方案。例如，一片iCE40 UltraPlus FPGA可以以在單線上實現7 Mbps的傳輸速率。使用更高性能的萊迪思FPGA，可以實現更高的帶寬聚合速度。

然而，問題在于，不同的信號可能采用不同的協議進行傳輸。可以通過類似于傳感器集線器（Hub）的I/O集線器來解決這一難題。該集線器可聚合不同類型的本地I/O信號，并將其復用到數量較少的高速線路上。這些線路連接另一端的I/O集線器，信號在此被還原為最初的協議類型。

萊迪思的FPGA提供用于接收I/O信號并傳輸多路復用信號的物理硬件。萊迪思還提供用于構建I/O集線器的IP。信號聚合可適用各類傳感器，因此不同類型的傳感器（RGB、IR、激光雷達、雷達等）數據流或通過不同總線類型（I2C、I2S、UART、GPIO）傳輸的信號可以聚合在同一引腳或線路上。萊迪思在智能手機的信號聚合方面長期積累了豐富的經驗，這些同樣適用于筆記本電腦上的傳感器聚合應用。

萊迪思助您打造未來的筆記本電腦

工程師們正努力開發全新的筆記本電腦，為用戶提供類似智能手機和平板電腦的使用體驗。與今天的產品相比，未來的筆記本電腦將更易于使用、電池壽命更長并且更加安全。

功耗和外形尺寸方面的改進將最為顯著。筆記本電腦將通過節電技術，讓用戶可以連續使用一整天或更長時間。它們還將變得更加靈活、便攜。

而萊迪思FPGA將是筆記本電腦實現這些新功能的關鍵。在SoC之外處理工作可延長SoC的睡眠狀態，僅在需要使用其計算能力時才將其喚醒，這將大幅降低功耗。在硬件上實現AI以及傳感器集線器，可以連接多個攝像頭、麥克風和其他傳感器，意味著SoC停止工作的時間更長。聚合多路信號的I/O集線器有助于減少信號數量，實現基于AI的傳感器聚合，筆記本電腦的構建因此更加簡單，還能提供更豐富的用戶體驗。

萊迪思的FPGA為這些集線器提供了硬件平臺，sensAI解決方案集合則使AI功能更易實現。兩者結合可以幫助開發人員制造更輕便、功耗更低的筆記本電腦，為2020年代的企業和個人用戶提供更強大的生產力工具。