支持史上最强Cortex-M处理器M85，Arm物联网全面解决方案进一步升级

Arm物联网全面解决方案是一款基于解决方案的物联网设计方法。主要由Arm Corstone、Arm虚拟硬件、Project Centauri三个关键组件组成。

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。可加快芯片设计者的芯片流片和量产进程。
 
Arm虚拟硬件创建了Corstone芯片参考设计的虚拟拷贝，并通过云服务的方式普及给开发者们。由于Arm虚拟硬件与底层IP和Corstone设计同时可用，开发者和OEM厂商可以远在芯片可用前就开始工作。
 

 
Project Centauri，该项目结合了标准、安全性和生态系统，以实现软件重复使用和利用。
 
自去年十月发布以来，Arm物联网全面解决方案得到众多芯片伙伴、开发者、OEM厂商的响应。
 
Arm Corstone在过去推出的三年内就已经在200余个设计中被用来加速流片进程。
 
此外，已经有数百名开发者使用了Arm虚拟硬件。
 
去年发布的首款物联网全面解决方案，针对关键字词识别，采用Corstone-300。
 
最近，Arm最新发布两款全新的全面解决方案。
 
一款是针对语音识别的全面解决方案，采用全新的Corstone-310，并基于最新、最快、最安全的Cortex-M处理器Cortex-M85。
 
另一款面向云原生边缘设备的全面解决方案，采用Corstone-1000，这是有史以来首款基于Cortex-A的物联网全面解决方案。
 

 
此外，还大幅扩展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。
 
在最近的媒体交流会上，Arm物联网兼嵌入式事业部副总裁Mohamed Awad向与会媒体做出详细的分享和解读。
 

针对语音识别的全面解决方案

这款针对语音识别的全面解决方案主要面向智能音箱、无人机和智能恒温器等产品。
 
由于Corstone设计新增了机器学习加速，支持可选的Ethos-U55 NPU。全新Cortex-M85和Ethos-U55的结合使Corstone-310成为最先进的MCU子系统，从而使得芯片设计者更容易快速构建最高性能、最安全的MCU。
 

 
Cortex-M85：有史以来性能最强的Cortex-M处理器
 
基于Cortex-M微控制器系列的芯片在物联网当中的应用已经十分普遍。最近发布的这款Cortex-M85以其最高阶的特性，有史以来性能最强的Cortex-M处理器。
 
Cortex-M微控制器的优点包括确定性、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。
 
Cortex-M85是一款更进阶的产品，对于具有额外性能和安全要求的应用程序而言，它是理想之选。
 
Mohamed Awad解析，Cortex-M85新增了增强的微架构功能，以提高标量计算的性能。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。当然，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。
 
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安全性的进程。
 
据他透露，瑞萨、恩智浦和意法半导体等合作伙伴对Cortex-M85表现出了极大的支持和兴趣。预计在2022年内会有基于Cortex-M85的MCU发布。
 
在性能方面，Cortex-M85是首款提供超过6 CoreMarks/MHz和超过3 DMIPS/MHz的Cortex-M。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，这意味着与Cortex-M55相比，Cortex-M85性能提高了85%。与相当成功的前性能冠军Cortex-M7相比，Cortex-M85性能提高了30%。
 

 
Cortex-M85不仅只擅长于传统的工作负载。由于集成了Arm Helium技术，它还具有出色的机器学习性能。
 
事实上，微架构功能和Helium技术的结合意味着，对于机器学习工作负载，Cortex-M85的性能比Cortex-M55要高20%。与不含Helium技术的Cortex-M7相比，Cortex-M85的处理速度是它的4倍。
 
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，也因此使得Cortex-M的性能更接近于Cortex-A时的性能，但具有MCU的方便性、确定性和低功耗。它通过PACBTI增强了安全性，额外的好处在于，它还可以利用广泛的Cortex-M软件生态系统。
 

面向云原生边缘设备的全面解决方案

 
Arm物联网全面解决方案还提供全新的Corstone-1000。Corstone-1000的基本配置基于Cortex-A32，可扩展至Cortex-A53，该设计还包括一个Cortex-M0+，以创建一个性能卓越、极为节能的异构系统，并兼顾安全设计。
 
这款解决方案主要面向智能摄像头、销售点终端、机器人和物联网网关等应用，这类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。
 

 
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。
 
此外，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。因此，Corstone-1000可以立即获得PSA Level 2认证。
 
由于该设计符合SystemReady-IR规范，并可获得PSA Level 2认证，合作伙伴可以立即享受到Project Cassini带来的诸多好处，包括广泛的ODM、OEM和软件生态系统的支持，芯片伙伴能更快地进入市场，软件开发者可以轻松地将其代码放到平台上，OEM厂商可以快速获得安全认证并推出产品。
 

Arm虚拟硬件新增7款Cortex-M CPU的支持

 
数月前，首个Arm虚拟硬件目标是基于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。
 
值得一提的是，当时还没有任何基于Cortex-M55的芯片生产出来，而合作伙伴例如Lab126和谷歌，已经在使用虚拟硬件，来实现软件开发，而无需实体芯片。这也是Arm虚拟硬件的魅力所在。
 
在过去的几个月，已经有数百名开发者使用了Arm虚拟硬件，且反馈非常好。但开发者也提出三大关键领域重点关注，主要是扩展他们的软件到数十亿物联网设备中；可以将Arm虚拟硬件集成到他们认为合适的开发流程中；在中国，生态系统需要本地支持。既要确保Arm虚拟硬件目标易于获取，又要确保本地人工智能合作伙伴能够轻松访问并利用该技术。
 
Arm响应了开发者们的需求，现在，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已经部署的大约800亿个设备。
 
工具方面，Arm正在将Arm虚拟硬件直接集成到一系列广泛的服务和工具中。这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。
 
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。
 

 
在立足中国本土市场方面，通过AWS在全球其他地区所提供的所有Corstone和M系列的虚拟硬件，现在已经可以通过AWS中国获取。许多领先的中国人工智能公司都采用了Arm虚拟硬件，如百度、深圳未艾智能 (VoxAI)、上海麦士 (mSlink) 和声加科技 (Sound+)。

Project Centauri强化生态系统

实现软件的利用和重复使用，能够让开发者能专注于创新，这正是Project Centauri的意义所在。
 
Mohamed Awad表示，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。CMSIS-Pack继续保持强劲势头。
 

 
在近期，Arm已将一些最热门的实时操作系统，如FreeRTOS和TencentOS，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。
 
Mohamed Awad说，今天我们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，涵盖了从作为我们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是一个由社区驱动的项目，托管在Linaro。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，我们正在为开发者实现软件重复使用和利用。
 
包括芯片伙伴、云服务提供商和OEM厂商等8家最大的行业参与者都加入了生态系统的建设。
 
 
小结：
 
在未来十年，预计物联网硬件将以每年大约10%的增长率成长，而软件加服务大约呈现20%的年增长率。Mohamed Awad表示，这很明显的意味着，在物联网领域软件加服务的比重最终将大大超过硬件，这也是为什么Arm花了这么多的时间精力来确保软件运行良好且使基于Arm架构的开发更为简便。Arm持续对全面的物联网解决方案进行投入，正是在大规模释放物联网的潜力。