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MCU性能加速跑,为AIoT而生的Arm Cortex-M85到底有多强?

来源:爱集微

#Arm#

#安谋科技#

05-31 10:01

集微网消息,在移动智能产品市场,Arm在CPU领域的架构设计为行业发展带来了举足轻重的影响,截止目前,Arm的合作伙伴基于Arm架构的芯片出货量已经超过2250亿颗,并且这一影响正在持续扩大渗透进包括IoT物联网在内的终端领域。

面向微控制器应用提供低成本解决方案,Arm特别开发了MCU核Cortex-M系列产品。而得益于可穿戴设备、AR/VR等应用的兴起,Cortex-M的出货量近几年一直保持了非常好的市场表现。2021财年,基于Arm架构的芯片出货量已累计超过290亿颗,其中在财年第四季度出货近80亿颗,Arm营收同比增长35%。

而为了及时响应IoT市场不断增生的新需求,在2020年推出Cortex-M55之后,Arm在2022年4月紧接着为行业带来了全新的Cortex-M85处理器。

在5月26日晚间第五十五期“集微公开课”上,安谋科技(Arm China)嵌入式专家Eric Yang杨瑞以《Arm最强MCU内核 Cortex-M85处理器,全方位助力物联网创新》为主题,特别为大家详细讲述了Arm在开发新产品新架构时的思路,以及Arm在推动物联网创新上所作出的思考和努力。

直播回放地址

杨瑞提及,近几年Cortex-M7销量的快速增长,主要得益于市场对MCU性能越来越高的要求。如今,Arm坚持不断增强MCU核的安全能力,不仅仅是考虑IoT应用场景下对用户隐私信息保护、联网密钥的安全需求,还考虑了开发者软件质量,避免软件跑飞等情况的出现。

本次短短一小时的线上直播吸引了近4万人的关注,会后听众还围绕 Cortex-M85的技术细节、开发应用等方面提出了50+问题,关于这款新产品的思考与热论依然在延续。

Cortex-M85在哪里

据杨瑞介绍,截止目前为止,Arm Cortex-M系列产品一共有四款架构,分别是Armv6-M、Armv7-M、Armv8.0-M和Armv8.1-M,其中基于前两款架构打造的产品主要包括Cortex-M7及早期推出的产品,基于Armv8.0-M打造的Cortex-M23和Cortex-M33则主要增加了针对IoT而设计的安全特性。最新推出的Cortex-M85则是基于Armv8.1-M架构打造的,这款架构新增Helium技术,并增强安全性、系统可靠性等。

杨瑞介绍,Cortex-M85是嵌入式领域、不带MMU、实时控制的CPU——地表最强MCU。对比Cortex-M7,其机器学习能力增长了4倍,DSP能力增长了3倍。且在TrustZone的基础上,增加了PACBTI,即指针认证和分支目标识别的安全性特性,进一步预防软件攻击,增强IoT设备的安全性。

总体来看,Cortex-M85的大升级主要包括指令代码总线、双发射、Helium、安全性和数据类型支撑等方面的升级。

具体到Cortex-M85微架构创新上,首先是增加了150+指令集,包括矢量计算的指令、128bit等大位宽计算的指令、离散聚合数据计算指令、针对Why、For循环的指令以减少跳转时间等。

配合指令集的增加,Cortex-M85基于Helium技术,加入了矢量的支持(超线程技术),以及“单击”、“双击”和“四击”的数据位操作模式。

其次是CPU架构的改进,如下图,设计团队对Cortex-M85的pipeline、FPU进行了升级、其指令总线扩展到了64bit、将Coprocessor接口增加到了64bit、AHBP支持传统32bit的外设、升级为M85 AXI-5的系统总线可以很容易挂载外部的存储设备等。

值得注意的是,与CPU同频的TCM,比传统SRAM具有更高的传输效率和整体处理表现。Cortex-M85 TCM包括I TCM和D TCM,其中D TCM包括四块可以相互耦合的模块。

伴随着智能化需求发展,Cortex-M85在控制性能基础上,计算性能得到了极大提升。此外在ACI基础上,Arm不仅保证了用户的性能,也在努力维持用户自定义指令集的特色。

据悉,从应用表现的测算来看,Cortex-M85在办公设备、通信等领域,相较Cortex-M7,平均性能有超过30%以上的提升,在专用的网络架构里,甚至有高达6倍的表现。

Arm 物联网全面解决方案战略

立足对客户与市场需求的洞察,并解决客户在不用场景下的痛点,Arm的Cortex-M系列产品覆盖了客户对控制、安全性、计算等方面不同程度的需求,加上Arm长期在嵌入式领域的生态耕耘,这或也成为Arm市场主导地位的基础。

为了驱动物联网的转型,Arm物联网全面解决方案提供了一种独特的物联网设计方法,为崭新的物联网经济奠定根基。这套解决方案简化并导入了现代化的软件开发,为软件开发者、OEM厂商以及服务提供商在物联网价值链的每个阶段加速开发进程,让产品设计周期最多可缩短两年。

在Arm的理解中,IoT的生态中包括开发者、产品侧OEM厂商、云服务公司、芯片公司等多方的协作与沟通。但如何帮助玩家降低资源重复投入?如何降低各方沟通与合作的成本?如何简化开发流程?这些困扰着IoT生态中玩家的问题,也是Arm提出物联网全面解决方案战略的出发点。

基于此,Arm在CMSIS API标准上进行了升级,通过开发的IoT SDK实现了对下虚拟硬件、对上虚拟云的匹配。在此设计上,云、硬件和应用层开发者可以各自独立进行开发,并通过统一接口来对接。以Arm 虚拟硬件 (Arm Virtual Hardware)为例,它则主要担当“仿真器”的角色,帮助软件开发者脱离硬件去开发和调试。

杨瑞表示,未来Arm还将把芯片、开发板和外设等虚拟化,帮助各方进行独立开发,加速硬件、软件生态、应用生态发展,助力物联网生态创新。

责编: 韩秀荣

项睿

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