Arm物聯(lián)網(wǎng)全面解決方案是一款基于解決方案的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計方法。主要由Arm Corstone、Arm虛擬硬件、Project Centauri三個關(guān)鍵組件組成。

Corstone是一套預(yù)先集成且經(jīng)過驗證的子系統(tǒng)，專為特定用例而設(shè)計?？杉涌煨酒O(shè)計者的芯片流片和量產(chǎn)進(jìn)程。

Arm虛擬硬件創(chuàng)建了Corstone芯片參考設(shè)計的虛擬拷貝，并通過云服務(wù)的方式普及給開發(fā)者們。由于Arm虛擬硬件與底層IP和Corstone設(shè)計同時可用，開發(fā)者和OEM廠商可以遠(yuǎn)在芯片可用前就開始工作。

Project Centauri，該項目結(jié)合了標(biāo)準(zhǔn)、安全性和生態(tài)系統(tǒng)，以實現(xiàn)軟件重復(fù)使用和利用。

自去年十月發(fā)布以來，Arm物聯(lián)網(wǎng)全面解決方案得到眾多芯片伙伴、開發(fā)者、OEM廠商的響應(yīng)。

Arm Corstone在過去推出的三年內(nèi)就已經(jīng)在200余個設(shè)計中被用來加速流片進(jìn)程。

此外，已經(jīng)有數(shù)百名開發(fā)者使用了Arm虛擬硬件。

去年發(fā)布的首款物聯(lián)網(wǎng)全面解決方案，針對關(guān)鍵字詞識別，采用Corstone-300。

最近，Arm最新發(fā)布兩款全新的全面解決方案。

一款是針對語音識別的全面解決方案，采用全新的Corstone-310，并基于最新、最快、最安全的Cortex-M處理器Cortex-M85。

另一款面向云原生邊緣設(shè)備的全面解決方案，采用Corstone-1000，這是有史以來首款基于Cortex-A的物聯(lián)網(wǎng)全面解決方案。

此外，還大幅擴(kuò)展Arm虛擬硬件庫，包括對第三方設(shè)備和大多數(shù)的Cortex-M產(chǎn)品線的支持。

在最近的媒體交流會上，Arm物聯(lián)網(wǎng)兼嵌入式事業(yè)部副總裁Mohamed Awad向與會媒體做出詳細(xì)的分享和解讀。

針對語音識別的全面解決方案

這款針對語音識別的全面解決方案主要面向智能音箱、無人機(jī)和智能恒溫器等產(chǎn)品。

由于Corstone設(shè)計新增了機(jī)器學(xué)習(xí)加速，支持可選的Ethos-U55 NPU。全新Cortex-M85和Ethos-U55的結(jié)合使Corstone-310成為最先進(jìn)的MCU子系統(tǒng)，從而使得芯片設(shè)計者更容易快速構(gòu)建最高性能、最安全的MCU。

Cortex-M85：有史以來性能最強(qiáng)的Cortex-M處理器

基于Cortex-M微控制器系列的芯片在物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍。最近發(fā)布的這款Cortex-M85以其最高階的特性，有史以來性能最強(qiáng)的Cortex-M處理器。

Cortex-M微控制器的優(yōu)點包括確定性、低中斷延遲、先進(jìn)的低功耗管理模式，以及通過TrustZone實現(xiàn)的集成硬件支持的安全功能。

Cortex-M85是一款更進(jìn)階的產(chǎn)品，對于具有額外性能和安全要求的應(yīng)用程序而言，它是理想之選。

Mohamed Awad解析，Cortex-M85新增了增強(qiáng)的微架構(gòu)功能，以提高標(biāo)量計算的性能。此外還增加了Arm Helium技術(shù)，以支持諸如高保真音頻處理等苛刻的機(jī)器學(xué)習(xí)用例，而無需附加DSP。當(dāng)然，任何物聯(lián)網(wǎng)或嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵是防止惡意或無意泄露機(jī)密數(shù)據(jù)的安全性。這也是Cortex-M85支持用于Armv8-M的TrustZone的原因。

同時，它也是首個從全新Arm-v8.1M架構(gòu)中集成指針認(rèn)證和分支目標(biāo)識別 (PACBTI) 擴(kuò)展的Cortex產(chǎn)品。這大大簡化并加速了開發(fā)者實現(xiàn)PSA Certified Level 2安全性的進(jìn)程。

據(jù)他透露，瑞薩、恩智浦和意法半導(dǎo)體等合作伙伴對Cortex-M85表現(xiàn)出了極大的支持和興趣。預(yù)計在2022年內(nèi)會有基于Cortex-M85的MCU發(fā)布。

在性能方面，Cortex-M85是首款提供超過6 CoreMarks/MHz和超過3 DMIPS/MHz的Cortex-M。實現(xiàn)這一級別的標(biāo)量性能，得益于微架構(gòu)級別的許多創(chuàng)新功能。這些功能包括優(yōu)化的雙發(fā)射和選擇性三發(fā)射的能力，增強(qiáng)的分支預(yù)測和增強(qiáng)的內(nèi)存系統(tǒng)。對于一些傳統(tǒng)的工作負(fù)載來說，這意味著與Cortex-M55相比，Cortex-M85性能提高了85%。與相當(dāng)成功的前性能冠軍Cortex-M7相比，Cortex-M85性能提高了30%。

Cortex-M85不僅只擅長于傳統(tǒng)的工作負(fù)載。由于集成了Arm Helium技術(shù)，它還具有出色的機(jī)器學(xué)習(xí)性能。

事實上，微架構(gòu)功能和Helium技術(shù)的結(jié)合意味著，對于機(jī)器學(xué)習(xí)工作負(fù)載，Cortex-M85的性能比Cortex-M55要高20%。與不含Helium技術(shù)的Cortex-M7相比，Cortex-M85的處理速度是它的4倍。

Cortex-M85是可用于傳統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)工作負(fù)載的最快的M系列CPU，也因此使得Cortex-M的性能更接近于Cortex-A時的性能，但具有MCU的方便性、確定性和低功耗。它通過PACBTI增強(qiáng)了安全性，額外的好處在于，它還可以利用廣泛的Cortex-M軟件生態(tài)系統(tǒng)。

面向云原生邊緣設(shè)備的全面解決方案

Arm物聯(lián)網(wǎng)全面解決方案還提供全新的Corstone-1000。Corstone-1000的基本配置基于Cortex-A32，可擴(kuò)展至Cortex-A53，該設(shè)計還包括一個Cortex-M0+，以創(chuàng)建一個性能卓越、極為節(jié)能的異構(gòu)系統(tǒng)，并兼顧安全設(shè)計。

這款解決方案主要面向智能攝像頭、銷售點終端、機(jī)器人和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等應(yīng)用，這類應(yīng)用需要性能更為強(qiáng)大的平臺，可以運(yùn)行Linux等豐富的操作系統(tǒng)。

為了確保Linux等操作系統(tǒng)的“開機(jī)即用”，并簡化軟件開發(fā)，Corstone-1000已經(jīng)取得SystemReady-IR的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

此外，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)和系統(tǒng)資源的Cortex-M0+處理器作為一個安全的隔區(qū)，可用于存儲機(jī)密和處理敏感信息。因此，Corstone-1000可以立即獲得PSA Level 2認(rèn)證。

由于該設(shè)計符合SystemReady-IR規(guī)范，并可獲得PSA Level 2認(rèn)證，合作伙伴可以立即享受到Project Cassini帶來的諸多好處，包括廣泛的ODM、OEM和軟件生態(tài)系統(tǒng)的支持，芯片伙伴能更快地進(jìn)入市場，軟件開發(fā)者可以輕松地將其代碼放到平臺上，OEM廠商可以快速獲得安全認(rèn)證并推出產(chǎn)品。

Arm虛擬硬件新增7款Cortex-M CPU的支持

數(shù)月前，首個Arm虛擬硬件目標(biāo)是基于Cortex-M55的Corstone-300子系統(tǒng)設(shè)計的虛擬拷貝。它可在AWS上以Amazon系統(tǒng)鏡像或AMI的形式取得。

值得一提的是，當(dāng)時還沒有任何基于Cortex-M55的芯片生產(chǎn)出來，而合作伙伴例如Lab126和谷歌，已經(jīng)在使用虛擬硬件，來實現(xiàn)軟件開發(fā)，而無需實體芯片。這也是Arm虛擬硬件的魅力所在。

在過去的幾個月，已經(jīng)有數(shù)百名開發(fā)者使用了Arm虛擬硬件，且反饋非常好。但開發(fā)者也提出三大關(guān)鍵領(lǐng)域重點關(guān)注，主要是擴(kuò)展他們的軟件到數(shù)十億物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中；可以將Arm虛擬硬件集成到他們認(rèn)為合適的開發(fā)流程中；在中國，生態(tài)系統(tǒng)需要本地支持。既要確保Arm虛擬硬件目標(biāo)易于獲取，又要確保本地人工智能合作伙伴能夠輕松訪問并利用該技術(shù)。

Arm響應(yīng)了開發(fā)者們的需求，現(xiàn)在，通過增加最受歡迎的7款Cortex-M CPU的支持，Arm虛擬硬件將即刻支持生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)部署的大約800億個設(shè)備。

工具方面，Arm正在將Arm虛擬硬件直接集成到一系列廣泛的服務(wù)和工具中。這包括與面向全球市場的GitHub和中國國內(nèi)市場的極狐GitLab等許多熱門服務(wù)，進(jìn)行集成。

Arm虛擬硬件已經(jīng)集成到Keil MDK，使其在傳統(tǒng)嵌入式開發(fā)工作流中，自然地成為開發(fā)過程中的一部分，無需在IDE中選擇開發(fā)板，只需選擇虛擬硬件即可。

在立足中國本土市場方面，通過AWS在全球其他地區(qū)所提供的所有Corstone和M系列的虛擬硬件，現(xiàn)在已經(jīng)可以通過AWS中國獲取。許多領(lǐng)先的中國人工智能公司都采用了Arm虛擬硬件，如百度、深圳未艾智能 (VoxAI)、上海麥?zhǔn)?(mSlink) 和聲加科技 (Sound+)。

Project Centauri強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)

實現(xiàn)軟件的利用和重復(fù)使用，能夠讓開發(fā)者能專注于創(chuàng)新，這正是Project Centauri的意義所在。

Mohamed Awad表示，Project Centauri的內(nèi)容之一就是Open-CMSIS-Pack。Open-CMSIS-Pack是一種可在任何開發(fā)者環(huán)境中使用的通用格式，它將軟件打包并交付給已支持該標(biāo)準(zhǔn)的9,500個微控制器和450個開發(fā)板。CMSIS-Pack繼續(xù)保持強(qiáng)勁勢頭。

在近期，Arm已將一些最熱門的實時操作系統(tǒng)，如FreeRTOS和TencentOS，新增至CMSIS-Pack格式的可用軟件列表。也已著手將CMSIS-Pack功能集成到最熱門的IDE中，例如VSCode。

Mohamed Awad說，今天我們正在交付開放物聯(lián)網(wǎng)SDK 框架 (Open IoT SDK Framework) 的首個版本。Open IoT SDK是一個參考代碼框架，涵蓋了從作為我們?nèi)娼鉀Q方案一部分使用的語音和關(guān)鍵字識別軟件，到全新Open-CMSIS-CDI軟件標(biāo)準(zhǔn)的所有內(nèi)容。

Open-CMSIS-CDI是一個由社區(qū)驅(qū)動的項目，托管在Linaro。它為Cortex-M生態(tài)系統(tǒng)定義了一個通用設(shè)備接口，通過定義如何訪問例如遠(yuǎn)程更新等通用服務(wù)，我們正在為開發(fā)者實現(xiàn)軟件重復(fù)使用和利用。

包括芯片伙伴、云服務(wù)提供商和OEM廠商等8家最大的行業(yè)參與者都加入了生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)。


小結(jié)：

在未來十年，預(yù)計物聯(lián)網(wǎng)硬件將以每年大約10%的增長率成長，而軟件加服務(wù)大約呈現(xiàn)20%的年增長率。Mohamed Awad表示，這很明顯的意味著，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域軟件加服務(wù)的比重最終將大大超過硬件，這也是為什么Arm花了這么多的時間精力來確保軟件運(yùn)行良好且使基于Arm架構(gòu)的開發(fā)更為簡便。Arm持續(xù)對全面的物聯(lián)網(wǎng)解決方案進(jìn)行投入，正是在大規(guī)模釋放物聯(lián)網(wǎng)的潛力。