Arm Cortex-M52 是實(shí)現(xiàn) AIoT MCU 高效實(shí)施的全新里程碑

通過創(chuàng)造大量全新的應(yīng)用改變世界，這將是人工智能 (AI) 為物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 帶來的眾多機(jī)遇之一。然而若要產(chǎn)業(yè)掌握這次的機(jī)遇，則需要以更高效的方式為面積、成本和功耗都日益受限的設(shè)備提供 AI 功能。

我們了解到開發(fā)者也面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中包括硬件功能的擴(kuò)展與軟件開發(fā)的簡(jiǎn)化等需求。在聽取各方意見后，Arm 正式推出了支持 ArmHelium 技術(shù)的全新處理器。Helium 是 Arm Cortex-M 微控制器 (MCU) 的矢量擴(kuò)展，可為低功耗嵌入式設(shè)備的數(shù)字信號(hào)處理 (DSP) 和機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 應(yīng)用帶來顯著的性能提升。

Helium 技術(shù)已引入至 Cortex-M55 和 Cortex-M85，從而推動(dòng)了智能攝像頭和其他應(yīng)用的創(chuàng)新，并收獲了積極的市場(chǎng)反響。

在見證了 Helium 于此類應(yīng)用中展現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)后，合作伙伴們期待將 Helium 技術(shù)應(yīng)用到面積更小、功耗更低的小型設(shè)備中，以提供更高的 ML 優(yōu)化性能和效率。

上月，Arm 正式推出了全新 Cortex-M52 處理器，為工業(yè)控制和預(yù)測(cè)性維護(hù)等應(yīng)用帶來了 DSP 和 ML 性能的大幅提升以及一系列其他功能和優(yōu)勢(shì)。

全新 Cortex-M52 帶來了更高的能效表現(xiàn)，是替代此前基于 Cortex-M3 和 Cortex-M33 的主流 MCU 的絕佳之選。Cortex-M52 的 ML 性能提升了多達(dá) 5.6 倍，DSP 性能則提升了多達(dá) 2.7 倍。為了滿足各種系統(tǒng)的需求，Cortex-M52 還提供更出色的標(biāo)量性能和先進(jìn)的內(nèi)存接口。

考慮到安全性仍然是重中之重，Cortex-M52 實(shí)現(xiàn)了 Armv8.1-M 架構(gòu)的最新安全擴(kuò)展，其中包括指針驗(yàn)證和分支目標(biāo)識(shí)別 (PACBTI) 和 Arm TrustZone 技術(shù)，以便更好地抵御軟件威脅。此外，Cortex-M52 還有助于加速推出 PSA Certified Level 2 認(rèn)證芯片，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)下一代 PSA Certified 認(rèn)證的設(shè)備。

借助 Helium 技術(shù)，Cortex-M52 在 DSP 和 ML 處理方面相較于Cortex-M33 實(shí)現(xiàn)了明顯的提升。此外，Cortex-M52 不僅在性能上超越了 Cortex-M33，還提供了更高的標(biāo)量性能和更出色的能效表現(xiàn)，有助于將由 AI 驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新引入更多新應(yīng)用中。

開發(fā)者的參與

為了推動(dòng) AI 驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備出貨量的增長(zhǎng)，開發(fā)者的參與至關(guān)重要。通過 Cortex-M52，Arm 提供了當(dāng)今現(xiàn)代化開發(fā)流程所需的特性和功能，讓開發(fā)者可以在單一的工具鏈和經(jīng)驗(yàn)證的單一架構(gòu)上實(shí)現(xiàn) AI。

下圖顯示了事件識(shí)別算法的幾個(gè)關(guān)鍵階段。展現(xiàn)了如何利用 AI 解決問題，進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)或?yàn)槠鋷硖嵘Ｊ紫仁鞘褂?DSP 工具進(jìn)行信號(hào)調(diào)節(jié)和特征提取等流程，然后是運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和 ML 技術(shù)對(duì)事件進(jìn)行分類。

示例：采用 Helium 技術(shù)的 Cortex-M 處理器

正在運(yùn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)工作負(fù)載

Helium 技術(shù)結(jié)合了嵌入式 AI 應(yīng)用所需的 DSP 和 ML 處理能力，使這一目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。開發(fā)者可以使用單一語言針對(duì)通用 API 進(jìn)行編碼，并在應(yīng)用程序的 DSP 和 ML 元素中實(shí)現(xiàn)所需的性能。

開發(fā)者無需了解處理器的具體硬件細(xì)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)更高的性能表現(xiàn)，并在所有采用 Helium 技術(shù)的 Arm MCU 上實(shí)現(xiàn)代碼的可移植性，Arm 與生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴一道，為開發(fā)者提供了豐富的工具和技術(shù)庫(kù)。

廣泛的 MCU 生態(tài)系統(tǒng)

我們將繼續(xù)與合作伙伴共同投入并開發(fā)出更多合適的軟件和工具，進(jìn)而助力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開發(fā)和維護(hù)工作，使其在降低風(fēng)險(xiǎn)和成本的同時(shí)還能夠更加快速便捷。

Cortex-M52 與 Cortex-M55 和 Cortex-M85 在軟件上完全兼容，開發(fā)者能夠受益于圍繞 Helium 不斷發(fā)展的軟件和工具生態(tài)系統(tǒng)，并善用來自我們合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)的免費(fèi)軟件庫(kù)和豐富知識(shí)庫(kù)。

為了幫助簡(jiǎn)化和加快物聯(lián)網(wǎng)及嵌入式開發(fā)流程，Cortex-M52 還能夠以 Arm 虛擬硬件[1]的形式被獲取。Arm 虛擬硬件是一種基于云的解決方案，使開發(fā)者在芯片就緒前就能啟動(dòng)軟件開發(fā)。

此外，Cortex-M MCU 上所采用的 Helium 功能還將為我們的軟件生態(tài)伙伴帶來助益。在他們開發(fā)工具時(shí)，可通過優(yōu)化單一架構(gòu)來滿足更廣泛的開發(fā)者市場(chǎng)。他們只需完成一次優(yōu)化開發(fā)，即可將軟件和工具應(yīng)用于市場(chǎng)上的各類硬件產(chǎn)品。

降低 MCU 的 AI 能效門檻

Cortex-M52 提供了前所未有的能耗水平，為 MCU 開發(fā)者在 Cortex-M 上開發(fā)和部署要求更高的用例帶來了全新的可能性。簡(jiǎn)單的程序員模型、處理確定性和低功耗方案都可使開發(fā)者從中受益，而這些恰好正是 Cortex-M 處理器所具備的標(biāo)志性特征。

審核編輯：劉清