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[导读]在去年十月,Arm推出了物联网全面解决方案。在半年后的今天,Arm推出了其Cortex-M系列的最新性能标杆Cortex-M85,并将其物联网全面解决方案继续进行拓展。

在去年十月,Arm推出了物联网全面解决方案。在半年后的今天,Arm推出了其Cortex-M系列的最新性能标杆Cortex-M85,并将其物联网全面解决方案继续进行拓展。


性能最强Cortex-M处理器——Cortex-M85

此次最为重磅的新产品发布就是Cortex-M85,这是继Cortex-M7之后性能最强的Cortex-M处理器,提供超过6 CoreMarks/MHz和超过3 DMIPS/MHz的性能表现。更为重要的是,它在AI和ML相关计算进行了微架构上的针对性创新。

Cortex-M85采用增强的微架构功能,其中包括优化的双发射和选择性三发射的能力,增强的分支预测和增强的内存系统,从而提高了其标量计算的性能。此外还增加了Arm Helium技术,以支持诸如高保真音频处理等苛刻的机器学习用例,而无需附加DSP。同时它也是首个从全新Arm-v8.1M架构中集成指针认证和分支目标识别 (PACBTI) 扩展的Cortex产品。这大大简化并加速了开发者实现PSA Certified Level 2级别安全认证的进程。

针对传统工作负载,Cortex-M85与Cortex-M55相比性能提高了85%;与Cortex-M7相比性能提高了30%。在针对机器学习的工作负载上,Cortex-M85的性能比包含Helium技术Cortex-M55要高20%;这20%的提升来自微架构优化,与不含Helium技术的Cortex-M7相比,处理速度达到了其4倍之多。

Arm物联网兼嵌入式事业部副总裁Mohamed Awad表示,Cortex-M85突破了传统工作负载和机器学习性能的界限。Cortex-M85是可用于传统和机器学习工作负载的最快的M系列CPU。它使Cortex-M的性能更接近于Cortex-A的性能,但具有MCU的方便性、确定性和低功耗,可以利用广泛的Cortex-M软件生态系统。


Corstone解决方案拓展到Cortex-A系列

去年Arm提出了物联网全套解决方案,其中包含Arm Corstone、Arm Virtual Hardware和Arm Project Centauri,今年分别对其进行了产品补充。

Corstone是一套预先集成且经过验证的子系统,专为特定用例而设计。可以极大地加快芯片设计商的芯片流片和量产进程,让其把更多精力专注于其自身芯片设计的差异化上。去年发布的是针对关键字识别的Corstone-300,今年又继续新增了针对语音识别的Corstone-310和针对云原生边缘设备的Corstone-1000。

Corstone-310由最新Cortex-M85 和Ethos-U55 NPU(可选),以及必要的系统模块组成,这个组合构成了当前最先进的MCU子系统。让芯片厂商能比以往任何时候都更容易快速地构建最高性能、最安全的MCU,其目标用例包括智能音箱、无人机和智能恒温器。

针对边缘计算上的计算需求增加,仅仅MCU是不够的。像智能摄像头、销售点终端、机器人和物联网网关等应用需要性能更为强大的平台,可以运行Linux等丰富的操作系统。Corstone-1000的基本配置是一个Cortex-A处理器和一个Cortex-M。其中Cortex-A处理器可以选择A32,未来也可以拓展至A53,Cortex-M的部分可以选择一个M0+的内核。这种异构设计在安全和性能上兼具优势,Cortex-A用于Linux等操作系统的运行,而 M0+的内核可以作为安全信息的隔离分区使用。Corstone-1000也获得PSA Level 2认证,因此芯片厂商在Corstone-1000基础上可以快速完成一个符合安全标准的芯片。

Corstone的价值在于其极大程度地,在IoT及其碎片化和差异化的情况下,帮助不同类型的芯片厂商实现快速的芯片量产。Mohamed Awad表示,物联网和嵌入式是一个极为多样化的领域,这里将有数百种芯片是为了服务于数千个独特的市场和设计点而设计,它们将涵盖各种各样的性能和工作负载需求。通过扩展Arm Corstone这一预先集成、预先验证的硬件子系统,Arm正在大规模释放物联网的潜力,帮助客户加速产品上市。而且在Costone上的投资至少和软件生态系统一样多。


更多Cortex-M产品支持Arm虚拟硬件

Arm虚拟硬件的推出是为了在实体芯片出现之前,让开发者可以先行为其物联网设备进行软件开发,加快上市时间。并且可以利用云服务实现虚拟的硬件集成,从而善用现代开发流程的所有优势。针对各种物联网设备的持续集成、简化的ML DevOps和简化的安全更新也突然变为可能。

首个Arm虚拟硬件于去年推出,目标是基于Cortex-M55的Corstone-300子系统设计的虚拟拷贝。它可在AWS上以Amazon系统镜像或AMI的形式取得。虽然M55相关的实体芯片仍尚未量产,但像Lab126和谷歌等成熟的合作伙伴,已经开始使用和验证。他们的开发人员不必担心跳线、电线和硬件的可用性,就可以为物联网设备编写软件。

而到了今年,有关Arm虚拟硬件的最新的动态来了。Mohamed Awad表示,Arm将为绝大部分的Cortex-M产品提供Arm虚拟硬件。通过增加最受欢迎的7款Cortex-M CPU的支持,Arm虚拟硬件将即刻支持生态系统中已经部署的大约800亿个设备。

在工具方面,Arm虚拟硬件已经集成到Keil MDK,使其在传统嵌入式开发工作流中,自然地成为开发过程中的一部分,无需在IDE中选择开发板,只需选择虚拟硬件即可。未来也会继续拓展,和包括GitHub和极狐GitLab等许多热门服务集成。

Arm虚拟硬件得到了生态多方的认可:服务提供商使用Arm虚拟硬件能够在云端实现规模化;产品设计商使用Arm虚拟硬件免于昂贵的实体设备设置和维护;开发者喜欢在硬件可用前就开始软件编写工作,将Arm虚拟硬件直接集成到其每天使用的现有工具和服务中,从而无需改变其已经熟悉的工作流程。

Mohamed Awad表示,Arm虚拟硬件颠覆了市场。通过大幅简化开发和测试,它正在改变为物联网开发软件的方式,并将全新类型的开发者带入生态系统。


Open-CMSIS-Pack大幅提高Cortex-M生态内软件复用

而只通过硬件虚拟化来简化软件开发是不够的,软件的复用性同样重要。这就是Project Centauri的意义所在。从去年十月推出Open-CMSIS-Pack这一通用格式以来,已经获得了强势的势头。近期Arm也将一些热门的实时操作系统(例FreeRTOS和TencentOS等)心中呢感动了可用软件列表内。

而在此次发布会上,Mohamed Awad又宣布了新的进展:开放物联网 SDK 框架 (Open IoT SDK Framework) 的首个版本正式交付。Open IoT SDK是一个参考代码框架,涵盖了从作为Arm全面解决方案一部分使用的语音和关键字识别软件,到全新Open-CMSIS-CDI软件标准的所有内容。

Open-CMSIS-CDI为Cortex-M生态系统定义了一个通用设备接口,通过定义如何访问 例如远程更新等 通用服务,为开发者实现软件重复使用。仅在过去数月里就有8家最大的行业参与者,包括芯片伙伴、云服务提供商和OEM厂商加入该项目。Mohamed Awad表示,Project Centauri才刚刚起步,但其发展势头确实好的令人难以置信,未来也期待其能充分发挥潜力。


总结

从去年提出物联网全套解决方案,到今天的各种产品和服务拓展,Arm已经在IP提供商的角度上,为整个物联网生态的发展提供了更多的重要支持。在物联网的下一个时代,IP商和云服务商的能力和合作会越来越紧密,而各种不同体量的物理网开发者的门槛也会越来越低,这将会推动物理网生态更快速实现繁荣,真正全面实现AIoT。

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