Arm 宣布了一款Cortex-M 處理器，它徹底改變嵌入式開發人員構建物聯網設備的方式，即 Cortex-M55。Cortex-M55 處理器基于 Armv8.1-M 架構構建，可為開發人員提供更強大的功能，結合 Cortex-M 的易用性，將改變物聯網設備的設計和構建方式。

　　Cortex-M55 處理器將使物聯網開發變得更加容易和簡單，尤其是在處理許多嵌入式開發人員仍在努力思考的機器學習應用程序時。在今天的文章中，我將探討全新 Arm Cortex-M55 將改變物聯網的五個原因。

　　

　　原因 1 – 通過 Helium 提高機器學習性能

　　Cortex-M55支持 Arm Helium 技術。Helium 是一種優化的矢量擴展架構，可為 Cortex-M 處理器帶來類似 Neon 的計算能力。Helium 可將數字信號處理 (DSP) 性能提高多達 5 倍，并且可以將機器學習性能提高多達 15 倍!Helium 有幾種不同的方式來實現這種顯著的性能改進，例如：

　　優化 SIMD 指令以在單個指令中處理多個數據

　　固定長度的 128 位向量

　　收集負載和分散存儲

　　低開銷循環

　　分支預測

　　新的數據類型支持，例如

　　半精度和單精度浮點數

　　8 位、16 位、32 位和 64 位矢量數據類型

　　復雜的數學支持

　　FPU寄存器庫重用

　　所有這些新的向量擴展將使嵌入式開發人員在端點上運行機器學習推理更快、更節能。Cortex-M55 和其他 Cortex-M 處理器之間每個數據類型的平均 DSP 內核性能非常有趣。看看下面的比較，看看 Cortex-M55 的表現如何：

　　

　　原因 2 – 擴展本地計算用例

　　隨著機器學習從云端轉移到端點，用例的數量正以指數速度增長。目前，在微控制器端點上進行機器學習的最常見用例是關鍵字發現。借助 Cortex-M55 及其內置的 Helium 技術，開發人員將能夠顯著擴展設備上機器學習可以覆蓋的用例數量。例如，在超高效小型設備應用中已經出現了對傳感和控制解決方案的新興需求，例如：

　　振動和運動

　　聲音和聲音

　　視覺與形象

　　這些應用程序將允許機器學習用于機器人應用程序、預測性維護、語音控制和對象檢測應用程序。這些應用將跨越多個行業，甚至進入月球及更遠的太空。實際上，你可以從下圖中對用例覆蓋率有所了解：

　　

　　原因 3 – 簡化的開發模型

　　當今智能端點設備開發工具鏈的問題之一是嵌入式開發人員必須使用三個獨立的工具鏈：

　　Cortex-M 工具鏈

　　數字信號處理工具鏈

　　神經處理單元工具鏈

　　使用三個不同的工具鏈會產生不必要的復雜性，增加開發時間甚至成本。使用 Cortex-M55，工具鏈完全集成! 通過將所有開發置于單個工具鏈下，這將降低系統復雜性并簡化程序員模型。一個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 的內置安全性

　　每個物聯網應用程序的一個重要部分是對安全性的需求。Cortex-M55 支持 TrustZone，它在安全執行環境和非安全執行環境之間創建了一個基于硬件的隔離層，以及 Trusted Firmware-M 一個開源的、行業標準的信任根。這使開發人員能夠實現許多 PSA 認證的安全目標，并確保所有部件都到位，為其物聯網端點應用程序奠定更安全的基礎。

　　原因 5 – 與 microNPU 集成，Ethos-U55

　　Cortex-M55 有助于改變物聯網設備的設計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(微神經處理單元)中。這款新處理器與 Cortex-M55 相結合，可以將機器學習性能提高多達 480 倍!

　　結論

　　對嵌入式開發人員來說，Cortex-M55 在如何幫助改變物聯網并將應用程序從云端帶到端點方面擁有很大的希望。允許 Cortex-M55 發生這種情況的一個主要組件是 Helium 矢量擴展，它將為 DSP 和機器學習應用程序提供顯著的性能改進。性能提升將為端點設備開辟新的潛在用例，通過簡化和統一的程序員模型更容易實現。