今日凌晨,Arm TechCon 2019在加利福尼亚州圣何塞正式举行。会上,Arm宣布将在部分CPU内核引入自定义指令功能,即客户能够编写自己的定制指令来加速其特定用例、嵌入式和物联网应用程序。

此外,Arm还在会上宣布更改其免费的开源物联网操作系统Mbed OS的合作伙伴治理模型,允许开发人员对Mbed OS的特性产生更直接的影响,并成立自动驾驶汽车计算联盟。

另据Arm CEO Simon Segars表示,在公司重返公开市场之前,仍有许多事情需要安排到位。不过软银CEO孙正义为Arm设定的在2023年重返证券市场的目标仍保持不变。

Arm的自定义指令集功能

顾名思义,自定义指令集功能能够使客户编写自己定制的自定义指令,以加速他们的嵌入式和物联网应用程序特定用例,这是Armv8-M架构用于嵌入式CPU的一项新功能。

大会上,ARM汽车和物联网业务高级总监Thomas Ensergueix一语道出了Arm引入自定义指令集的目的:“我们已经有了增加加速度的方法,但是还没有深入到CPU的核心。我们需要在这方面给予客户灵活性,可以让他们编写自己的指令、定义自己的指令,并由CPU执行。”

据了解,Arm始终有一系列的加速选项,从其内存映射架构开始,便可通过总线和当今的神经处理器单元进行连接,这使得CPU和加速器可并行运行。但与此同时,客户还可以选择直接连接到CPU的协处理器,总线成为制约瓶颈。

而在今天新发布的自定义指令功能中,Arm允许客户可以创建自己的加速算法,然后直接在CPU上运行。这意味着与内存映射解决方案相比可以获取更低的延迟,客户可以更快的智能集成和快速开发完全集成的自定义CPU指令,而不会产生软件碎片,也不像内存映射解决方案那样并行运行。

正如Arm所指出的,这种设置为集成客户工作负载加速提供了最低成本(和风险)的途径,因为它不会对影响到现有的CPU特性,并且仍然允许客户使用他们已经熟悉的现有标准工具。

Simon Segars还宣布,从Cortex-M33起,Arm将在CPU内核中集成一个特殊的块,允许客户对Armv8-M指令集体系结构(ISA)进行自定义指令。从2020年开始,使用Cortex-M33及此后Cortex-M CPU内核系列的所有客户都可以免费使用自定义指令功能。

目前,Arm已经与许多合作伙伴达成合作以支持自定义指令,包括IAR Systems、恩智浦、芯科科技、ST意法半导体等。

恩智浦的Geoff Lees表示:“Arm的新自定义指令功能使像恩智浦这样的芯片供应商能够为其客户提供针对特定应用的全新指令优化,以提高性能、功耗和静态代码大小,以适应新兴的嵌入式应用程序。此外,所有这些改进都在广泛的Cortex-M生态系统中实现,因此客户的现有软件投资得以最大化。”

当然,这也不是今年Arm首次为使其产品和技术更加灵活所发布的公告,早在今年夏天,Arm就已经宣布了一项新许可计划,为客户提供更低价的大量IP访问权限,在生产出芯片前无需签署许可协议。在Arm灵活访问服务的帮助下,客户每年只需支付7.5万美元即可购买单个芯片,而无需支付20万美元即可购买无限数量的芯片。

这些新的措施有助于解决Arm架构的两个局限性,一是开发芯片的成本,二是使用非常规硬件的灵活性。许可的变更和开发自定义指令的能力使当前和潜在客户可以更轻松地开始利用Arm IP开发芯片,同时利用其优势或Arm工具和广阔的生态系统。目的是要改变IoT芯片产品研发速度慢、市场尚未被有效打开、同质化竞争严重等问题,将芯片研发思想从技术驱动转变为应用驱动,提升芯片面向市场的效率。

传统芯片研发思维认为按技术脉络做下去总会有市场。然而,智联网市场是应用驱动的市场,市场瞬息万变。如果芯片技术周期不能匹配上应用发展的速度,就会出现“芯片出来了但是应用场景已经不存在了”的尴尬局面。此外,也只有应用推动才可以体现差异化,才可以帮助芯片厂商走出同质化竞争的困境。

Arm的物联网“野心”

Arm一直是一家技术性的公司,不管是做IP还是做物联网服务。但在近年科技公司纷纷转型IoT的阵型中,Arm也没有掉队,甚至是排在前列。

2013年左右,因为预感到智能手机增长趋势终将放缓,以及IoT商机的产生,Arm率先投入到了物联网。

2018年,Arm布局物联网的步伐开始加快。6月收购物联网连接管理技术公司Stream Technologies;8月收购企业数据管理领导厂商Treasure Data,并将其和内部产品进行融合,推出物联网管理平台Pelion;11月又推出新的物联网操作系统Mbed Linux OS……Arm围绕物联网所做的动作举措着实不少。

当然,如此频繁的举措,也和Arm实际业务组成密不可分。

起初,Arm在芯片IP领域有例如cortex-M等的处理器系列,具备低功耗、小体积、性价比高的优势,能够给物联网场景提供很好的支撑。

但后来随着算力的进步,设备端、边缘端、云端的应用显着增长,合作伙伴对能够支撑这些应用的操作系统、云平台的直接需求开始增多。基于充足的市场了解及对市场需求的分析,Arm逐步对其物联网行业解决方案进行完善,至今已经形成涵盖芯片IP、操作系统以及云平台服务在内的产品体系。

目前,Arm全球主要分成两个大的事业群,IP事业群(IPG)和IoT服务事业群(ISG)。前者负责与传统IP相关的业务,后者则把目光放在服务全球的物联网相关客户及合作伙伴上。

针对不同类型、不同资源配置的物联网设备,Arm还推出了两款不同的操作系统:Mbed OS和Mbed Linux OS。Mbed OS主要面向一些资源比较受限,希望能够用简单快捷的方式满足连接、安全以及应用开发需求的设备;Mbed Linux OS则面向网关、摄像头、工业电脑这类资源配置更加丰富的设备,方便用户集中开发高附加值的功能。

在今天大会上,除了发布自定义指令功能,Arm还宣布改变其免费开源嵌入式操作系统Mbed OS的合作伙伴治理模式。

为了简化物联网开发,过去十年,Arm围绕免费的开源物联网操作系统Mbed OS建立了一个广阔的生态系统,其中包括超过42.5万个第三方软件开发人员、150多个启用Mbed的主板及模块。

当前,Arm正在将Mbed OS改成协作型治理方式,建立每月的产品工作组会议,在该会议上,Arm将确定优先级并进行投票,然后将新功能添加到Mbed OS中。任何Mbed Silicon合作伙伴计划成员均可参加。Analog Devices、赛普拉斯、Maxim Integrated、Nuvoton、恩智浦、瑞萨电子、瑞昱半导体、三星、 芯科科技、u-blox等多家Arm芯片合作伙伴已经积极参加了该工作组。

Arm表示,产品工作组讨论的结果将最终使更广泛的Arm IoT生态系统受益,以帮助硅芯片合作伙伴保持强大的商业领导地位,加大构建新功能、特性和功能的力度,这对于扩展至数万亿连接的设备至关重要。同时,它也有助于塑造和确定Mbed OS的未来方向。例如,Arm正在根据合作伙伴的初步贡献进行新的低功耗电池优化,这将延长设备在现场的电池寿命。

结语

毫无疑问,Arm正在改变公司文化,进一步走向开源开放。据Arm介绍, Arm希望在物联网时代能够融合芯片IP的优势,融合操作系统、云平台等技术服务,形成一定的聚拢,弥补物联网的碎片化。Arm本质上是一个技术提供方,希望跟产业链上下游的伙伴们进行合作,为大家提供底层的技术支撑,为市场的成熟与演进作出贡献。

随着物联网市场规模扩大到数千亿、万亿个互联设备,Arm表示,只有合作伙伴能够继续合作,生态系统模型才会成功。这是朝着推动物联网生态系统内不断创新和差异化迈出的重要一步。

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