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Arm大力投资软件生态系统:物联网全面解决方案组合添新丁

去年10月下旬,Arm物联网兼嵌入事业部副总裁Mohamed Awad,向《国际电子商情》记者分享了Arm物联网全面解决方案。这是一款基于解决方案的物联网设计方法,由Arm Corstone、Arm虚拟硬件、Project Centauri三个关键部分组成。在半年后的现在,Arm物联网全面解决方案有了新进展,新增了语音识别方案和云原生边缘设备全面解决方案。对此,Mohamed表示,Arm大力投资于软件生态系统,甚至可能超过在硬件方面的投资。

Arm物联网全面解决方案组合添新丁

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根据Mohamed的介绍——oCwesmc

Corstone是一套预先集成且经过验证的子系统,是Arm物联网全面解决方案的根基,Corstone子系统汇集了芯片设计厂/OEM厂所需的所有要素,以便他们的产品能够更快地流片和量产,他们则需专注于增强自己的差异化即可。oCwesmc

Arm虚拟硬件针对现代云而开发,它可创建Corstone芯片参考设计的虚拟拷贝,通过云服务的方式普及给开发者们,配合Arm虚拟硬件、底层IP和Corstone设计,帮助使用者在芯片可用之前提前进行软件开发。同时,它在持续集成时,无需设置和维护硬件集群,即可扩展到数千个设备。oCwesmc

Project Centauri面向生态系统,通过已定义的标准、安全框架以及RTOS复杂度的抽象化,扩展了物联网软件的创新,它可以在不同设备、器件上进行软件复用,从最底层的操作系统,一直到具体功能的一些调用,包括像跨设备的在线升级等,无需从零开发,避免价值链伙伴的重复投入。oCwesmc

Mohamed在本次媒体交流会上透露说,自去年10月发布Arm物联网全面解决方案以来,Arm物联网团队一直在与生态系统伙伴密切合作,将技术分享给开发者、OEM厂商和芯片伙伴。到现在,Arm发现生态系统厂商对“更高性能、更高安全性和更快上市时间”的需求愈发增长。oCwesmc

他强调说:“生态系统厂商如果想持续扩大规模,需要具备更多的选择、更简单的开发和更安全的处理能力。”而为了更好的满足生态系统厂商的这些需求,Arm新增了两款全新全面解决方案,且大幅度扩展了相关的技术库。oCwesmc

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Arm本次发布的两款全新解决方案分别为——针对语音识别的全面解决方案和面向云原生边缘设备的全面解决方案。其中,语音识别解决方案采用了Corstone-310的核心,该核心基于Arm最新的Cortex-M85处理器;云原生边缘设备解决方案采用了Corstone-1000核心,是首款基于Cortex-A的物联网全面解决方案。此外,Arm还大幅度扩展了Arm虚拟硬件库,包括对第三方设备和大多数的Cortex-M产品线的支持。oCwesmc

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Mohamed还介绍了Arm物联网全面解决方案的产品路线。据了解,Arm推出的首个物联网全面解决方案,面向关键字辨识在内的机器学习应用,基于Corstone-300子系统、采用了Cortex-M55核心架构和Ethos-U55神经处理单元(NPU)。据产品路线图,未来Arm的全部产品都能包含在全面解决方案中。oCwesmc

Mohamed评价产品路线图称,未来Arm将继续满足越来越多的用例,如视觉和对象识别。“在我们所有的全面解决方案中,我们致力于实现关键的平衡,在提供完整解决方案的所有基本要素时,还要能保持足够的自由度和灵活性,让开发者能够发挥其创意。”oCwesmc

Cortex-M85:性能最强的Cortex-M处理器

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前文中我们也有提到,语音识别全面解决方案基于全新的Corstone-310,它是专为充分利用Cortex-M85的先进功能而从头打造的核心。Cortex-M85处理器是Arm此次发布的新品之一,其Corstone设计还新增了机器学习加速,支持可选的Ethos-U55 NPU。oCwesmc

Mohamed认为,全新的Cortex-M85和Ethos-U55的结合,使Corstone-310成为Arm物联网最先进的MCU子系统,让Arm的芯片伙伴能更容易迅速构建高性能、高安全的MCU,在应用方面,其目标用例包括了智能音箱、无人机和智能恒温器等。oCwesmc

Corstone-310被视为Arm当前的最高性能和最安全的MCU级设计。Mohamed表示,想要理解整个评价,首先要深入了解Cortex-M85的特点。“随着物联网的发展,微控制器软件开发者面临着巨大的挑战,他们希望能在产品中添加更多的功能和智能性。开发者只能从‘当前的微控制器中在每个时钟周期挤出更多的处理能力’和‘放弃功能’两者中二选一。实际上,这两者都不是很理想,而且都很耗费时间。”oCwesmc

另外,安全性一直都是迫在眉睫的威胁。Cortex-M微控制器系列可提供诸多好处,比如确定性、低中断延迟、先进的低功耗管理模式,以及通过TrustZone实现的集成硬件支持的安全功能。而Cortex-M85是更进阶的产品,对于具有额外性能和安全要求的应用程序而言,它是一个理想之选。oCwesmc

具体来看,Cortex-M85具备多重优势:oCwesmc

第一,Cortex-M85新增了增强的微架构功能,以提高标量计算的性能,同时还增加了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。Mohamed表示,任何物联网或嵌入式系统的关键是防止恶意或无意泄露机密数据的安全性。这也是Cortex-M85支持用于Armv8-M的TrustZone的原因。oCwesmc

第二,Cortex-M85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安全性的进程。Arm的合作伙伴,比如瑞萨、恩智浦和意法半导体等,他们对Cortex-M85表现出了极大的支持和兴趣,因为它为微控制器的安全性和高性能设定了新的标准。oCwesmc

第三,Cortex-M85提供前所未有的全面性能水平,使得它成为有史以来性能最强的Cortex-M处理器,它也是首款提供超过6 CoreMarks/MHz和超过3 DMIPS/MHz的Cortex-M。据Mohamed介绍,实现这一级别的标量性能,得益于微架构级别的许多创新功能,这些功能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。对于一些传统的工作负载来说,Cortex-M85的性能比Cortex-M55提高了85%,而与前性能冠军Cortex-M7相比,Cortex-M85得性能提高了30%。oCwesmc

第四,Cortex-M85不仅擅长于传统的工作负载,由于该处理器集成了Arm Helium技术,所以它还具有出色的机器学习性能。微架构功能和Helium技术的结合意味着,Cortex-M85对于机器学习工作负载比Cortex-M55要高20%。实际上,之前发布的Cortex-M55处理器就已经在机器学习方面有极为出色的表现。与不含Helium技术的Cortex-M7相比,Cortex-M85的优势则更加鲜明,后者的处理速度是前者的4倍。oCwesmc

Cortex-M85突破了传统和机器学习性能的界限,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,还保留了MCU的方便性、确定性和低功耗。它还通过PACBTI增强了安全性,能利用广泛的Cortex-M软件生态系统。oCwesmc

在应用层面,工业自动化是Cortex-M85的主要应用场景,可面向关键字词识别、智能音响、无人机等用例。Mohamed预计,在今年年内市场上将能看到基于Cortex-M85处理器的芯片。oCwesmc

Corstone-1000:性能更强大的平台

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另一款全新的Corstone设计即是Corstone-1000。由于智能摄像头、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,以运行Linux等丰富的操作系统,Arm物联网全面解决方案则通过Corstone-1000解决了这一问题。oCwesmc

Corstone-1000的基本配置利用了Cortex-A32,但其设计可扩展至Cortex-A53来支持广泛的性能点。该设计还包括一个Cortex-M0+,用以创建一个性能卓越、极为节能的异构系统,并从一开始就为安全而设计。为了确保Linux等操作系统的“开机即用”并简化软件开发,Corstone-1000已经取得SystemReady-IR的规范标准。另外,具有独立的操作系统和系统资源的Cortex-M0+处理器作为一个安全的隔区,可用于存储机密和处理敏感信息。oCwesmc

由于Corstone-1000的设计符合SystemReady-IR规范,并可立即获得PSA Level 2认证,合作伙伴能享受到Project Cassini带来的诸多好处,包括:支持广泛的ODM、OEM和软件生态系统的;芯片伙伴能更快地进入市场;软件开发者可轻松地将其代码放到平台上;OEM厂商可快速获得安全认证并推出产品等等。oCwesmc

总之,Arm在Cortex-M85等新IP以及Corstone-310和Corstone-1000等新子系统设计上的投资,正在极大地加速各种设备的开发进程。oCwesmc

Arm在加大力度投资软件生态系统

·Arm虚拟硬件

六个月前,作为首款Arm全面解决方案的一部分,Arm推出了基于云的Arm虚拟硬件。首个Arm虚拟硬件的目标是“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的形式获得。oCwesmc

尽管当时基于Cortex-M55的芯片还未被生产出来,但是Lab126和谷歌就已经使用虚拟硬件实现软件开发。他们的开发人员不必担心跳线、电线和硬件的可用性,就可为物联网设备编写软件,基于尚未流片的芯片进行开发,这样就能为其加快上市时间。并且他们可以利用云的规模,无需建立硬件集群,善用现代开发流程的所有优势。oCwesmc

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“针对各种物联网设备的持续集成,简化的ML DevOps和安全更新也变为了可能。随着Arm虚拟硬件在去年十月推出,让云原生开发者可访问物联网和嵌入式开发,将数百万新开发者带入我们的物联网生态系统。”Mohamed坚信。oCwesmc

截至目前,已经有数百名开发者对Arm虚拟硬件给出了非常好的评价。Arm虚拟硬件帮助服务提供商在云端实现规模化,帮助产品设计商免于昂贵的实体设备设置和维护。“开发者也希望我们重点关注三大关键领域,比如在硬件可用之前就能编写软件,能在该领域的数十亿物联网设备中访问和扩展软件;Arm虚拟硬件能直接集成到现有工具和服务中开发流程中;既要确保Arm虚拟硬件目标易于获取,也要确保本地人工智能合作伙伴轻松访问、利用该技术。oCwesmc

为了满足合作伙伴的需求,Arm物联网团队也给出解决方案——oCwesmc

首先,由于开发者想要规模化,即日起Arm将为绝大部分的Cortex-M产品提供Arm虚拟硬件。通过增加7款Cortex-M CPU的支持,Arm虚拟硬件将支持Arm生态系统已部署的800亿个设备。软件开发者能在这些设备上开发、测试和验证其软件。oCwesmc

其次,将Arm虚拟硬件直接集成到一系列服务和工具中。包括与面向全球市场的GitHub和中国国内市场的极狐GitLab等许多热门服务进行集成。目前,Arm已将Arm虚拟硬件集成到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。oCwesmc

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最后,现在可以通过AWS中国来获取Corstone和M系列的虚拟硬件。在过去的几个月里,许多中国人工智能公司都采用了Arm虚拟硬件,包括百度飞桨、深圳未艾智能 (VoxAI)、上海麦士 (mSlink) 和声加科技 (Sound+)等。oCwesmc

·Project Centauri

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Arm虚拟硬件正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。但仅仅简化软件的开发和测试方式并不足够,这要求实现软件的利用和重复使用,以便开发者能专注于创新,而不是在不同的硬件之间进行移植。Mohamed认为,这正是Project Centauri的意义所在。oCwesmc

在去年十月推出Project Centauri的内容之一就是Open-CMSIS-Pack。Open-CMSIS-Pack是一种可在任何开发者环境中使用的通用格式,它将软件打包并交付给已支持该标准的9,500个微控制器和450个开发板。近期,Arm已将FreeRTOS和TencentOS等热门实时操作系统,新增至CMSIS-Pack格式的可用软件列表,也已着手将CMSIS-Pack功能集成到最热门的IDE中,例如VSCode。oCwesmc

目前,Arm正在交付开放物联网SDK框架 (Open IoT SDK Framework) 的首个版本,Open IoT SDK是一个参考代码框架,涵盖了从作为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(一个由社区驱动的项目,托管在Linaro)软件标准的所有内容。它为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。oCwesmc

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如今,Arm已经有一个巨大的资源库。新增的Corstone设计包括了最快、最安全的M系列设计,从1个Arm虚拟硬件目标发展到了13个,对第三方设备及其应用领域数十亿设备的支持,通过Project Centauri在标准和参考软件方面取得巨大的进展。oCwesmc

“最棒的是,这仅仅才过了六个月,我们才刚起步。”Mohamed感叹说。Arm物联网全面解决方案要实现的是“软件与硬件在系统层面共同设计”的目标,那从长期趋势来看,今后软件在物联网世界中的重要性会超过硬件。在未来十年内,预估物联网硬件将以每年大约10%的增长率成长,而软件加服务年增长率约为20%。这意味着,在物联网领域,软件加服务的比重最终将超过硬件。oCwesmc

他也承认,Arm大力投资于软件生态系统,甚至可能超过在硬件上的投资。关键在于Arm虚拟硬件库旨在为软件生态系统简化软件开发和验证进程而设计。同时,Project Centauri可帮助软件开发者实现一次编写软件,就能够在多种不同的硬件上进行重复利用。“这就意味着,Arm物联网全面解决方案可为用户带来经验证、预配置的硬件,可简化开发环境并且可以重复使用软件应用。对生态系统合作伙伴而言,可以起到事半功倍的效果。”oCwesmc

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李晋
国际电子商情助理产业分析师,专注汽车电子、人工智能、消费电子等领域的市场及供应链趋势。
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