芯潮10月9日消息，今日凌晨，在加利福尼亞州圣何塞舉行的Arm TechCon 2019活動(dòng)上，Arm宣布在部分CPU內(nèi)核引入自定義指令功能，即客戶能夠編寫自己的定制指令來加速其特定用例、嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。

　　從2020年開始，使用Cortex-M33內(nèi)核及之后的Cortex-M CPU內(nèi)核系列的所有客戶都可以免費(fèi)使用自定義指令功能。

　　▲Arm CEO Simon Segars討論未來Arm CPU內(nèi)核上的新自定義指令集功能。

　　Simon Segars表示，在公司重返公開市場(chǎng)之前，仍有許多事情需要安排到位。不過軟銀CEO孫正義為Arm設(shè)定的在2023年重返證券市場(chǎng)的目標(biāo)仍保持不變。

　　在本次大會(huì)上，Arm還宣布更改其免費(fèi)的開源物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)Mbed OS的合作伙伴治理模型，允許開發(fā)人員對(duì)Mbed OS的特性產(chǎn)生更直接的影響。另外，Arm成立自動(dòng)駕駛汽車計(jì)算聯(lián)盟，并宣布與Unity合作以支持各種3D內(nèi)容創(chuàng)作。

　　01

　　將自定義指令引入CPU內(nèi)核

　　本次大會(huì)上，Arm首席執(zhí)行官Simon Segars宣布，從Cortex-M33起，Arm將在CPU內(nèi)核中集成一個(gè)特殊的塊，允許客戶對(duì)Armv8-M指令集體系結(jié)構(gòu)（ISA）進(jìn)行自定義指令。從2020年開始，使用Cortex-M33及此后Cortex-M CPU內(nèi)核系列的所有客戶都可以免費(fèi)使用自定義指令功能。

　　Arm Cortex-M內(nèi)核是功耗優(yōu)化的內(nèi)核，可與智能手機(jī)和PC等應(yīng)用程序中的Cortex-A性能內(nèi)核結(jié)合使用。該內(nèi)核還是數(shù)十億個(gè)低功率嵌入式/ IoT應(yīng)用程序的主要處理內(nèi)核，應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋烤面包機(jī)、冰箱、電機(jī)控制、傳感器處理等各類終端設(shè)備，占每年數(shù)十億Arm核出貨量的絕大部分。

　　ARM汽車和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)高級(jí)總監(jiān)Thomas Ensergueix表示，Arm始終有一系列的加速選項(xiàng)，從其內(nèi)存映射架構(gòu)開始，通過總線和當(dāng)今的神經(jīng)處理器單元進(jìn)行連接，這使得CPU和加速器可并行運(yùn)行，但與此同時(shí)總線成為瓶頸，客戶還可以選擇直接連接到CPU的協(xié)處理器。

　　而今天新發(fā)布的自定義指令功能允許Arm客戶創(chuàng)建自己的加速算法，然后直接在CPU上運(yùn)行，這意味著客戶可以更快的智能集成和快速開發(fā)完全集成的自定義CPU指令，而不會(huì)產(chǎn)生軟件碎片，也不像內(nèi)存映射解決方案那樣并行運(yùn)行。

　　由于現(xiàn)有CPU功能沒有中斷，此設(shè)置為集成客戶工作負(fù)載加速提供了更低的成本和風(fēng)險(xiǎn)，并且仍允許其客戶使用他們所熟悉或已使用的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)工具。

　　當(dāng)前Arm已經(jīng)與許多合作伙伴合作以支持自定義指令，包括IAR Systems、恩智浦、芯科科技、ST意法半導(dǎo)體等。

　　這是今年Arm為使其產(chǎn)品和技術(shù)更加靈活所發(fā)布的第二項(xiàng)公告。此前在今年夏天，Arm宣布了一項(xiàng)新許可計(jì)劃，為客戶提供更低價(jià)的大量IP訪問權(quán)限，在生產(chǎn)出芯片前無需簽署許可協(xié)議。

　　在Arm靈活訪問服務(wù)的幫助下，客戶每年只需支付7.5萬美元即可購(gòu)買單個(gè)芯片，而無需支付20萬美元即可購(gòu)買無限數(shù)量的芯片。

　　這些新的措施有助于解決Arm架構(gòu)的兩個(gè)局限性，一是開發(fā)芯片的成本，二是使用非常規(guī)硬件的靈活性。許可的變更和開發(fā)自定義指令的能力使當(dāng)前和潛在客戶可以更輕松地開始利用Arm IP開發(fā)芯片，同時(shí)利用其優(yōu)勢(shì)或Arm工具和廣闊的生態(tài)系統(tǒng)。

　　02

　　改變Mbed OS合作伙伴治理模式

　　除了發(fā)布自定義指令功能，Arm還宣布改變其免費(fèi)開源嵌入式操作系統(tǒng)Mbed OS的合作伙伴治理模式。Mbed OS做為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的基礎(chǔ)，正幫助日常物品變得更加智能互連。

　　在將近30年的時(shí)間里，由1000多個(gè)合作伙伴組成的Arm生態(tài)系統(tǒng)合作開發(fā)了一個(gè)模型，已交付了超過1500億個(gè)芯片，助力數(shù)百個(gè)合作伙伴打造數(shù)十億個(gè)基于Arm芯片的IoT設(shè)備。

　　Arm表示，在解決開發(fā)和部署物聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)時(shí)，Arm生態(tài)系統(tǒng)模型是緊密結(jié)合在一起的。

　　為了簡(jiǎn)化物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)，過去十年，Arm圍繞免費(fèi)的開源物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)Mbed OS建立了一個(gè)廣闊的生態(tài)系統(tǒng)，其中包括超過42.5萬個(gè)第三方軟件開發(fā)人員、150多個(gè)啟用Mbed的主板及模塊。

　　當(dāng)前，Arm正在將Mbed OS改成協(xié)作型治理方式，建立每月的產(chǎn)品工作組會(huì)議，在該會(huì)議上，Arm將確定優(yōu)先級(jí)并進(jìn)行投票，然后將新功能添加到Mbed OS中。任何Mbed Silicon合作伙伴計(jì)劃成員均可參加。

　　Analog Devices、賽普拉斯、Maxim Integrated、Nuvoton、恩智浦、瑞薩電子、瑞昱半導(dǎo)體、三星、 芯科科技、u-blox等多家Arm芯片合作伙伴已經(jīng)積極參加了該工作組。

　　▲Arm計(jì)劃成為所有技術(shù)的粘合劑。

　　此前大多數(shù)商業(yè)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)是由單個(gè)供應(yīng)商開發(fā)的，沒有關(guān)于硬件合作伙伴如何貢獻(xiàn)的清晰模型。Arm表示，產(chǎn)品工作組討論的結(jié)果將最終使更廣泛的Arm IoT生態(tài)系統(tǒng)受益，以幫助硅芯片合作伙伴能夠保持強(qiáng)大的商業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位，加大構(gòu)建新功能、特性和功能的力度，這對(duì)于擴(kuò)展至數(shù)萬億連接的設(shè)備至關(guān)重要。同時(shí)，它也有助于塑造和確定Mbed OS的未來方向。

　　例如，Arm正在根據(jù)合作伙伴的初步貢獻(xiàn)進(jìn)行新的低功耗電池優(yōu)化，這將延長(zhǎng)設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)的電池壽命。

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大到數(shù)千億、萬億個(gè)互聯(lián)設(shè)備，Arm表示，只有合作伙伴能夠繼續(xù)合作，生態(tài)系統(tǒng)模型才會(huì)成功。這是朝著推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)不斷創(chuàng)新和差異化邁出的重要一步。

　　03

　　成立自動(dòng)駕駛汽車計(jì)算聯(lián)盟

　　在大會(huì)上，Arm汽車和嵌入式產(chǎn)品高級(jí)副總裁Dipti Vachani宣布成立自動(dòng)駕駛汽車計(jì)算聯(lián)盟，以協(xié)作的方式解決各種安全和計(jì)算問題。

　　聯(lián)盟成員包括通用汽車、NVIDIA、電裝、豐田、博世、Arm、德國(guó)大陸集團(tuán)和恩智浦。

　　Vachani說，很多人對(duì)人類駕駛和自動(dòng)駕駛汽車的安全性感到擔(dān)憂，為了確保來自不同提供商的技術(shù)能很好協(xié)同工作，該聯(lián)盟將就安全性、計(jì)算、軟件等問題進(jìn)行合作。她表示，此前沒有任何一家公司能做到這一點(diǎn)。

　　04

　　合作Unity支持3D應(yīng)用

　　本次大會(huì)上，Arm宣布將與Unity合作，以確保3D應(yīng)用程序在使用Arm架構(gòu)的硬件上流暢運(yùn)行。該公告是硬件和軟件設(shè)計(jì)中更大的全計(jì)算（Total Compute）協(xié)作方法的一部分，開發(fā)人員可以輕松訪問除CPU內(nèi)核之外的其他內(nèi)核。

　　Arm客戶業(yè)務(wù)部門市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁Ian Smythe說，Arm Total Compute代表了一種IP設(shè)計(jì)的新方法，重點(diǎn)是用例驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化系統(tǒng)解決方案。

　　基于該解決方案，開發(fā)人員將借助軟件開發(fā)套件編寫他們的軟件，從而可以找出在CPU、GPU或機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）硬件上處理該軟件的最佳方法，了解如何優(yōu)化以獲得最佳渲染和性能。Arm的客戶小組副總裁Paul Williamson表示，這取決于在給定的功率范圍內(nèi)處理軟件的最佳方法。

　　作為Total Compute的一部分，Arm和Unity Technologies正在擴(kuò)展戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，以進(jìn)一步提高性能。

　　Williamson說，Arm和Unity正將合作擴(kuò)展到各種3D內(nèi)容，尤其是VR和AR，要使其在具有計(jì)算約束的所有平臺(tái)上達(dá)到最佳狀態(tài)，需要進(jìn)行大量工作。雙方已在工程上合作了幾個(gè)月，并將在未來幾年繼續(xù)這樣做。Arm的技術(shù)將針對(duì)Unity實(shí)時(shí)3D開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化，反之亦然。

　　Unity Technologies平臺(tái)副總裁Ralph Hauwert表示很高興與Arm合作，這將確保全球最大的創(chuàng)作者群體——Unity開發(fā)人員——為數(shù)十億Arm驅(qū)動(dòng)的設(shè)備提供經(jīng)過獨(dú)特優(yōu)化的工具。

　　▲Unity渲染游戲和娛樂圖形。

　　Smythe認(rèn)為，從過程擴(kuò)展和數(shù)據(jù)隱私方面的挑戰(zhàn)，到CPU以外的非常分散的生態(tài)系統(tǒng)，都正在發(fā)生多種轉(zhuǎn)變。盡管5G將創(chuàng)造一個(gè)充滿機(jī)遇的世界，但硬件制造商仍將需要為下一代的沉浸式體驗(yàn)提供強(qiáng)大的功能、性能和效率，Total Compute將努力試圖在5G連接性和處理屏幕圖形的需求之間找到平衡。隨著5G的到來，AI、xR和IoT的加速正在改變計(jì)算需求，數(shù)字沉浸所需的性能將必須超越當(dāng)今的水平。

　　“這要求我們?cè)O(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）的方法截然不同，重點(diǎn)是優(yōu)化性能、安全性和開發(fā)人員訪問權(quán)限。毫無疑問，這不會(huì)完全一樣，而只是思維方式的轉(zhuǎn)變?！?Smythe說，“通過從IP、軟件和工具內(nèi)部以及跨IP、軟件和工具進(jìn)行優(yōu)化，以提供安全的基礎(chǔ)并提供應(yīng)對(duì)未來工作負(fù)載的復(fù)雜計(jì)算挑戰(zhàn)所需的性能，我們正在從單一產(chǎn)品開發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向用例和經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)解決方案。”

　　05

　　持續(xù)提升機(jī)器學(xué)習(xí)性能和安全功能

　　自Arm推出Cortex-A73以來，Arm逐步提高了機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）的性能，今天，Arm希望大幅擴(kuò)展ML在CPU中的使用。

　　Smythe說：“為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)新的數(shù)字世界，我們需要將計(jì)算推向更高的水平，這就是為什么我們?cè)谖覀兊南乱淮鶦ortex CPU Matterhorn中添加了Matrix Multiply（MatMul）的原因，從而使ML性能有效地比以前提高了一倍世代?！?/p>

　　據(jù)他介紹，除了CPU之外，Arm還需關(guān)注Total Compute方法并將其應(yīng)用于系統(tǒng)中的每個(gè)計(jì)算元素及其基礎(chǔ)架構(gòu)。無論是Arm CPU、GPU、NPU、互連模塊還是系統(tǒng)IP，都必須對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化以作為集成解決方案。而這要依靠實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的軟件和工具，包括Arm NN、Arm計(jì)算庫(kù)、開源社區(qū)和開放標(biāo)準(zhǔn)等，它們?nèi)冀⒃诎踩幕A(chǔ)上。

　　▲Ian Smythe公布Total Compute所做的努力。

　　由于人們正越來越依賴于手機(jī)作為所有個(gè)人信息、隱私和安全事宜的中心，Arm現(xiàn)已開始作為Total Compute的一部分推出諸如存儲(chǔ)標(biāo)簽擴(kuò)展（MTE）之類的創(chuàng)新安全功能，以滿足客戶的各種需求。

　　Arm希望，Total Compute成為所有開發(fā)人員的首選平臺(tái)。

　　最近，谷歌宣布了與Arm合作設(shè)計(jì)用于Android設(shè)備的MTE的計(jì)劃。這些功能與平臺(tái)安全體系結(jié)構(gòu)（PSA）相結(jié)合，將有助于對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的安全性進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和碎片整理。

　　Smythe說，任何Total Compute解決方案都涉及很多要素，無論是用于VR頭顯還是可穿戴設(shè)備，智能手機(jī)或DTV，其目標(biāo)是為未來的計(jì)算平臺(tái)提供基礎(chǔ)，并采用全面計(jì)算方法，簡(jiǎn)化安全性，提高性能和效率，并為開發(fā)人員提供整個(gè)Arm生態(tài)系統(tǒng)更多的性能訪問機(jī)會(huì)，最終實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)字沉浸式體驗(yàn)。

　　06

　　結(jié)語：順應(yīng)開發(fā)定制芯片的大勢(shì)

　　過去一年，開源指令集RISC-V的興起、以及老牌MIPS宣布開源，都對(duì)于Arm發(fā)起了沖擊。從Arm今年以來的一系列舉措，我們可以看出Arm正迅速適應(yīng)市場(chǎng)變化，消解競(jìng)爭(zhēng)壓力。

　　新發(fā)布的自定義指令功能，解決了使用第三方IP內(nèi)核的一大限制，迎合了電子行業(yè)中不斷發(fā)展的趨勢(shì)，即開發(fā)定制芯片以優(yōu)化性能、降低成本。對(duì)于Arm來說，這是擁抱指令集定制化的重要一步，同時(shí)仍保持其內(nèi)核的安全性、可預(yù)測(cè)性和可靠性。

　　開發(fā)定制芯片仍需付出巨大的成本和風(fēng)險(xiǎn)，但隨著這一門檻逐漸降低，消費(fèi)電子設(shè)備、汽車OEM等越來越多的公司正在開發(fā)或考慮在內(nèi)部或通過合作伙伴開發(fā)定制芯片。