Arm 宣布了一款Cortex-M 處理器，它徹底改變嵌入式開發(fā)人員構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的方式，即 Cortex-M55。Cortex-M55 處理器基于 Armv8.1-M 架構(gòu)構(gòu)建，可為開發(fā)人員提供更強(qiáng)大的功能，結(jié)合 Cortex-M 的易用性，將改變物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的設(shè)計(jì)和構(gòu)建方式。

　　Cortex-M55 處理器將使物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)變得更加容易和簡單，尤其是在處理許多嵌入式開發(fā)人員仍在努力思考的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序時(shí)。在今天的文章中，我將探討全新 Arm Cortex-M55 將改變物聯(lián)網(wǎng)的五個(gè)原因。

　　

　　原因 1 – 通過 Helium 提高機(jī)器學(xué)習(xí)性能

　　Cortex-M55支持 Arm Helium 技術(shù)。Helium 是一種優(yōu)化的矢量擴(kuò)展架構(gòu)，可為 Cortex-M 處理器帶來類似 Neon 的計(jì)算能力。Helium 可將數(shù)字信號處理 (DSP) 性能提高多達(dá) 5 倍，并且可以將機(jī)器學(xué)習(xí)性能提高多達(dá) 15 倍!Helium 有幾種不同的方式來實(shí)現(xiàn)這種顯著的性能改進(jìn)，例如：

　　優(yōu)化 SIMD 指令以在單個(gè)指令中處理多個(gè)數(shù)據(jù)

　　固定長度的 128 位向量

　　收集負(fù)載和分散存儲

　　低開銷循環(huán)

　　分支預(yù)測

　　新的數(shù)據(jù)類型支持，例如

　　半精度和單精度浮點(diǎn)數(shù)

　　8 位、16 位、32 位和 64 位矢量數(shù)據(jù)類型

　　復(fù)雜的數(shù)學(xué)支持

　　FPU寄存器庫重用

　　所有這些新的向量擴(kuò)展將使嵌入式開發(fā)人員在端點(diǎn)上運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)推理更快、更節(jié)能。Cortex-M55 和其他 Cortex-M 處理器之間每個(gè)數(shù)據(jù)類型的平均 DSP 內(nèi)核性能非常有趣。看看下面的比較，看看 Cortex-M55 的表現(xiàn)如何：

　　

　　原因 2 – 擴(kuò)展本地計(jì)算用例

　　隨著機(jī)器學(xué)習(xí)從云端轉(zhuǎn)移到端點(diǎn)，用例的數(shù)量正以指數(shù)速度增長。目前，在微控制器端點(diǎn)上進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)的最常見用例是關(guān)鍵字發(fā)現(xiàn)。借助 Cortex-M55 及其內(nèi)置的 Helium 技術(shù)，開發(fā)人員將能夠顯著擴(kuò)展設(shè)備上機(jī)器學(xué)習(xí)可以覆蓋的用例數(shù)量。例如，在超高效小型設(shè)備應(yīng)用中已經(jīng)出現(xiàn)了對傳感和控制解決方案的新興需求，例如：

　　振動和運(yùn)動

　　聲音和聲音

　　視覺與形象

　　這些應(yīng)用程序?qū)⒃试S機(jī)器學(xué)習(xí)用于機(jī)器人應(yīng)用程序、預(yù)測性維護(hù)、語音控制和對象檢測應(yīng)用程序。這些應(yīng)用將跨越多個(gè)行業(yè)，甚至進(jìn)入月球及更遠(yuǎn)的太空。實(shí)際上，你可以從下圖中對用例覆蓋率有所了解：

　　

　　原因 3 – 簡化的開發(fā)模型

　　當(dāng)今智能端點(diǎn)設(shè)備開發(fā)工具鏈的問題之一是嵌入式開發(fā)人員必須使用三個(gè)獨(dú)立的工具鏈：

　　Cortex-M 工具鏈

　　數(shù)字信號處理工具鏈

　　神經(jīng)處理單元工具鏈

　　使用三個(gè)不同的工具鏈會產(chǎn)生不必要的復(fù)雜性，增加開發(fā)時(shí)間甚至成本。使用 Cortex-M55，工具鏈完全集成! 通過將所有開發(fā)置于單個(gè)工具鏈下，這將降低系統(tǒng)復(fù)雜性并簡化程序員模型。一個(gè)工具鏈也意味著可以更好地控制成本，減少集成問題。

　　

　　原因 4 – TrustZone 的內(nèi)置安全性

　　每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的一個(gè)重要部分是對安全性的需求。Cortex-M55 支持 TrustZone，它在安全執(zhí)行環(huán)境和非安全執(zhí)行環(huán)境之間創(chuàng)建了一個(gè)基于硬件的隔離層，以及 Trusted Firmware-M 一個(gè)開源的、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的信任根。這使開發(fā)人員能夠?qū)崿F(xiàn)許多 PSA 認(rèn)證的安全目標(biāo)，并確保所有部件都到位，為其物聯(lián)網(wǎng)端點(diǎn)應(yīng)用程序奠定更安全的基礎(chǔ)。

　　原因 5 – 與 microNPU 集成，Ethos-U55

　　Cortex-M55 有助于改變物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造方式的最有趣的原因之一是它們可以集成到 Arm 的 Ethos-U55 microNPU(微神經(jīng)處理單元)中。這款新處理器與 Cortex-M55 相結(jié)合，可以將機(jī)器學(xué)習(xí)性能提高多達(dá) 480 倍!

　　結(jié)論

　　對嵌入式開發(fā)人員來說，Cortex-M55 在如何幫助改變物聯(lián)網(wǎng)并將應(yīng)用程序從云端帶到端點(diǎn)方面擁有很大的希望。允許 Cortex-M55 發(fā)生這種情況的一個(gè)主要組件是 Helium 矢量擴(kuò)展，它將為 DSP 和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序提供顯著的性能改進(jìn)。性能提升將為端點(diǎn)設(shè)備開辟新的潛在用例，通過簡化和統(tǒng)一的程序員模型更容易實(shí)現(xiàn)。