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設定的在2023年重返證券市場的目標仍保持不變。

　　在本次大會上，Arm還宣布更改其免費的開源物聯(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Mbed OS的特性產(chǎn)生更直接的影響。另外，Arm成立自動駕駛汽車計算聯(lián)盟，并宣布與Unity合作以支持各種3D內(nèi)容創(chuàng)作。

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　　將自定義指令引入CPU內(nèi)核

　　本次大會上，Arm首席執(zhí)行官Simon Segars宣布，從Cortex-M33起，Arm將在CPU內(nèi)核中集成一個特殊的塊，允許客戶對Armv8-M指令集體系結(jié)構(gòu)（ISA）進行自定義指令。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，可與智能手機和PC等應用程序中的Cortex-A性能內(nèi)核結(jié)合使用。該內(nèi)核還是數(shù)十億個低功率嵌入式/ IoT應用程序的主要處理內(nèi)核，應用領(lǐng)域覆蓋烤面包機、冰箱、電機控制、傳感器處理等各類終端設備，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)務高級總監(jiān)Thomas Ensergueix表示，Arm始終有一系列的加速選項，從其內(nèi)存映射架構(gòu)開始，通過總線和當今的神經(jīng)處理器單元進行連接，這使得CPU和加速器可并行運行，但與此同時總線成為瓶頸，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，而不會產(chǎn)生軟件碎片，也不像內(nèi)存映射解決方案那樣并行運行。

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

　　當前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)布的第二項公告。此前在今年夏天，Arm宣布了一項新許可計劃，為客戶提供更低價的大量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靈活訪問服務的幫助下，客戶每年只需支付7.5萬美元即可購買單個芯片，而無需支付20萬美元即可購買無限數(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，同時利用其優(yōu)勢或Arm工具和廣闊的生態(tài)系統(tǒng)。

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　　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，正幫助日常物品變得更加智能互連。

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

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

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

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

　　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)是由單個供應商開發(fā)的，沒有關(guān)于硬件合作伙伴如何貢獻的清晰模型。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大的商業(yè)領(lǐng)導地位，加大構(gòu)建新功能、特性和功能的力度，這對于擴展至數(shù)萬億連接的設備至關(guān)重要。同時，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進行新的低功耗電池優(yōu)化，這將延長設備在現(xiàn)場的電池壽命。

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模擴大到數(shù)千億、萬億個互聯(lián)設備，Arm表示，只有合作伙伴能夠繼續(xù)合作，生態(tài)系統(tǒng)模型才會成功。這是朝著推動物聯(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。

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　　成立自動駕駛汽車計算聯(lián)盟

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

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

　　Vachani說，很多人對人類駕駛和自動駕駛汽車的安全性感到擔憂，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、計算、軟件等問題進行合作。她表示，此前沒有任何一家公司能做到這一點。

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　　合作Unity支持3D應用

　　本次大會上，Arm宣布將與Unity合作，以確保3D應用程序在使用Arm架構(gòu)的硬件上流暢運行。該公告是硬件和軟件設計中更大的全計算（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)務部門市場營銷副總裁Ian Smythe說，Arm Total Compute代表了一種IP設計的新方法，重點是用例驅(qū)動的優(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或機器學習（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正在擴展戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，以進一步提高性能。

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

　　Unity Technologies平臺副總裁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)動的設備提供經(jīng)過獨特優(yōu)化的工具。

　　▲Unity渲染游戲和娛樂圖形。

　　Smythe認為，從過程擴展和數(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)造一個充滿機遇的世界，但硬件制造商仍將需要為下一代的沉浸式體驗提供強大的功能、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的加速正在改變計算需求，數(shù)字沉浸所需的性能將必須超越當今的水平。

　　“這要求我們設計知識產(chǎn)權(quán)（IP）的方法截然不同，重點是優(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、軟件和工具進行優(yōu)化，以提供安全的基礎并提供應對未來工作負載的復雜計算挑戰(zhàn)所需的性能，我們正在從單一產(chǎn)品開發(fā)重點轉(zhuǎn)向用例和經(jīng)驗驅(qū)動的系統(tǒng)解決方案?！?/p>

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　　持續(xù)提升機器學習性能和安全功能

　　自Arm推出Cortex-A73以來，Arm逐步提高了機器學習（ML）的性能，今天，Arm希望大幅擴展ML在CPU中的使用。

　　Smythe說：“為了實現(xiàn)這個新的數(shù)字世界，我們需要將計算推向更高的水平，這就是為什么我們在我們的下一代Cortex 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。”

　　據(jù)他介紹，除了CPU之外，Arm還需關(guān)注Total Compute方法并將其應用于系統(tǒng)中的每個計算元素及其基礎架構(gòu)。無論是Arm CPU、GPU、NPU、互連模塊還是系統(tǒng)IP，都必須對其進行優(yōu)化以作為集成解決方案。而這要依靠實現(xiàn)這一目標的軟件和工具，包括Arm NN、Arm計算庫、開源社區(qū)和開放標準等，它們?nèi)冀⒃诎踩幕A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作為所有個人信息、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標簽擴展（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。

　　最近，谷歌宣布了與Arm合作設計用于Android設備的MTE的計劃。這些功能與平臺安全體系結(jié)構(gòu)（PSA）相結(jié)合，將有助于對整個生態(tài)系統(tǒng)的安全性進行標準化和碎片整理。

　　Smythe說，任何Total Compute解決方案都涉及很多要素，無論是用于VR頭顯還是可穿戴設備，智能手機或DTV，其目標是為未來的計算平臺提供基礎，并采用全面計算方法，簡化安全性，提高性能和效率，并為開發(fā)人員提供整個Arm生態(tài)系統(tǒng)更多的性能訪問機會，最終實現(xiàn)真正的數(shù)字沉浸式體驗。

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　　結(jié)語：順應開發(fā)定制芯片的大勢

　　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正迅速適應市場變化，消解競爭壓力。

　　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，即開發(fā)定制芯片以優(yōu)化性能、降低成本。對于Arm來說，這是擁抱指令集定制化的重要一步，同時仍保持其內(nèi)核的安全性、可預測性和可靠性。

　　開發(fā)定制芯片仍需付出巨大的成本和風險，但隨著這一門檻逐漸降低，消費電子設備、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。