Arm物联网全面解决方案加速产业创新 虚拟硬件落地中国

集微网报道 去年10月，Arm宣布推出物联网全面解决方案，采用新的模式赋能广大开发者，并将物联网产品研发周期大幅缩短40%。Arm希望通过加速产品设计周期，引入高效软件开发手段，让软件和服务能够跨越多个平台等方面的变革，释放物联网发展的潜能。

Arm物联网全面解决方案大幅地加快和简化物联网硬件和软件的开发，近日，Arm又推出两款全新基于Arm^® Cortex^®-M和Cortex-A处理器的解决方案，拓展物联网全面解决方案产品组合，在日前举行的媒体沟通会上，Arm物联网兼嵌入式事业部副总裁 Mohamed Awad，也就物联网全新方案以及目前业务进展情况进行了分享。

物联网全面解决方案加速产业创新

物联网系统长期存在的问题在于方案多元化、对硬件的需求多样而少量，并缺乏参考设计和参考平台，导致产品碎片化，无法壮大规模、开发周期冗长等。在Arm去年十月推出的物联网全面解决方案中，针对上述情况均进行针对性的改善，简要而言，Arm物联网全面解决方案包含了三项重要组成部分。

首先，是作为核心和基础的Arm Corstone，这是一个将CPU、NPU、系统IP以及其他关键技术整合到一个预先验证和集成的硬件子系统，Corstone根据特定用例而打造，直接面向芯片设计伙伴和OEM厂商。

从芯片设计的角度看，Corstone提供了预验证、预集成的IP套件，IC设计厂商可以将所有的精力都用于芯片设计，比如添加更多智能化的功能，而无需考虑底层硬件的复杂性。极大地加快了芯片流片和量产进程。

第二，是Arm提出虚拟硬件目标。让Corstone存在于云端。Arm虚拟硬件创建了Corstone芯片参考设计的虚拟拷贝，并通过云服务的方式普及给开发者。它支持基于云的现代开发，包括持续集成，而无需设置和维护硬件集群，它可以轻松扩展到数千个设备。由于Arm虚拟硬件与底层IP和Corstone设计同时可用，开发者和OEM厂商可以远在芯片可用前就开始工作，提高研发效率，降低成本。

第三，是Project Centauri项目，这是一个面向Cortex-M生态系统的计划，标准化是规模扩展的关键，通过已定义的基础标准、安全框架和参考方案，扩大软件的影响力和规模，为碎片化的开发环境提供平台标准与参考标准。

据Mohamed Awad介绍，自去年十月发布以来，Arm团队一直与生态系统伙伴进行密切的合作，将这些技术分享给开发者、OEM厂商和芯片伙伴。目前反响很好，也一直收到积极的反馈。

“以Arm Corstone为例，Alif Semiconductor借助该设计已进入产品量产阶段。Arm Corstone自三年前发布以来，我们客户目前已有200余个设计项目采用了这项技术。而在Arm虚拟硬件方面，数以百计的开发者都可利用它来加快上市时间。我们收到的反馈是积极而又热烈的，因为他们可以使用云原生开发工具来进行物联网设备的开发。最后，对Project Centauri的反馈也是非常好的，在我们发布的过去六个月，就有八家来自芯片合作伙伴、云服务提供商等主要行业参与者加入了这一项目。大家在Project Centauri方面都在积极致力于相关标准，如TencentOS和FreeRTOS等，且为Open-CMSIS-Pack提供支持，将软件纳入其中。”Mohamed Awad告诉集微网。

Mohamed Awad指出，全面解决方案包含三大关键部分，分别为面向硬件设计的Arm Corstone，赋能软件开发的广泛Arm虚拟硬件技术库，以及Project Centauri。之所以强调这一点，因为这体现了Arm所投资和关注的方面。Arm大力投资于软件生态系统，甚至可能超过在硬件方面的投资。关键在于，Arm虚拟硬件库旨在为软件生态系统简化软件开发和验证进程而设计。同时，Project Centauri可帮助软件开发者实现一次编写软件，就能够在多种不同的硬件上进行重复利用。这就意味着Arm物联网全面解决方案可为用户带来经验证、预配置的硬件，可简化开发环境并且可以重复使用软件应用。对于生态系统合作伙伴而言，这可以起到事半功倍的效果，更加快速地实现投资回报。

Mohamed Awad表示，在未来十年，预计物联网硬件将以每年大约10%的增长率成长，而软件加服务预计将保持20%的年增长率。这意味着在物联网领域软件加服务的比重最终将大大超过硬件，这也是为何Arm花了如此多的时间精力来确保软件运行良好且使基于Arm架构的开发更为简便的原因。

Cortex-M85定义MCU性能新标准

在Mohamed Awad看来，生态系统面临着对更高性能、更高安全性和更快上市时间的愈发增长的需求，行业需要更多的选择、更简单的开发和更安全的处理能力，才能继续扩大规模。

为应对上述需求，Arm此次推出两款全新基于Arm^® Cortex^®-M和Cortex-A处理器的解决方案，拓展物联网全面解决方案产品组合。

其中，全新的Arm语音识别全面解决方案是基于Corstone-310子系统。它预先集成了新的Cortex-M85和可选的Arm Ethos™-U55，成为Arm目前最高性能的MCU级处理器。该解决方案面向智能音箱、恒温器、无人机、工厂机器人等用例。开发者还可通过将Corstone-310与不同的参考软件相结合，开发各式各样的高性能产品。

Arm云原生边缘设备全面解决方案是首款为Cortex-A设计、且基于Corstone-1000的产品。它使物联网开发者首次能轻松利用Linux等操作系统的平台功能和潜力，同时也实现在智能可穿戴设备、网关和高端智能摄像头等设备上进行应用级工作负载的开发。由于Corstone-1000符合Arm SystemReady™-IR规范标准，并为了实现更高的安全级别，具备支持PSA Certified的硬件安全隔区，因此OEM厂商可即刻从Project Cassini中受益。

跟着两款Arm物联网全面解决方案推出的还有Arm Cortex-M系列中最优性能的Cortex-M85。Mohamed Awad表示，Cortex-M85提供前所未有的全面性能水平，使其成为有史以来性能最强的Cortex-M处理器。它是首款提供超过6 CoreMarks/MHz和超过3 DMIPS/MHz的Cortex-M。实现这一级别的标量性能，得益于微架构级别的许多创新功能。这些功能包括优化的双发射和选择性三发射的能力，增强的分支预测和增强的内存系统等。

具体而言，Cortex-M85存在如下亮点：

首先，Cortex-M85新增了增强的微架构功能，以提高标量计算的性能。此外还增加了Arm Helium技术，以支持诸如高保真音频处理等苛刻的机器学习用例，而无需附加DSP。同时，它也是首个从全新Arm-v8.1M架构中集成指针认证和分支目标识别 (PACBTI) 扩展的Cortex产品。这大大简化并加速了开发者实现PSA Certified Level 2安全性的进程。

“瑞萨、恩智浦和意法半导体等合作伙伴对Cortex-M85表现出了极大的支持和兴趣。因为它真正为微控制器的安全性和高性能设定了新的标准。我们非常欣喜于能看到生态系统借助这些新功能和额外性能所取得的成果。”Mohamed Awad说。

而对于Corstone-1000而言，智能摄像头、销售点终端、机器人和物联网网关等应用需要性能更为强大的平台，可以运行Linux等丰富的操作系统。Arm物联网全面解决方案通过全新的Corstone-1000解决了这一问题。Corstone-1000的基本配置利用了Cortex-A32，但其设计可扩展至Cortex-A53，以支持广泛的性能点。该设计还包括一个Cortex-M0+，以创建一个性能卓越、极为节能的异构系统，并从一开始就为安全而设计。为了确保Linux等操作系统的“开机即用”，并简化软件开发，Corstone-1000已经取得SystemReady-IR的规范标准。此外，具有独立的操作系统和系统资源的Cortex-M0+处理器作为一个安全的隔区，可用于存储机密和处理敏感信息。这意味着Corstone-1000可以立即获得PSA Level 2认证。

“Arm Corstone子系统是我们全面解决方案的根基，这些经过验证的子系统汇集了我们硬件伙伴所需的所有要素，以便他们的产品能够更快地流片，他们所需要做的就是专注于增加自己的差异化。这就是为什么Arm Corstone已经在200余个设计中被用来加速流片进程的原因。”Mohamed Awad说。

Arm虚拟硬件落地中国

六个月前，作为首款Arm全面解决方案的一部分，Arm推出了基于云的Arm虚拟硬件。首个Arm虚拟硬件目标是基于Cortex-M55的Corstone-300子系统设计的虚拟拷贝，可在AWS上，以Amazon系统镜像或AMI的形式取得。

Mohamed Awad表示，尽管当时还没有任何基于Cortex-M55的芯片生产出来，但合作伙伴，如Lab126和谷歌等，已经在使用虚拟硬件，来实现软件开发，而无需实体芯片。他们的开发人员不必担心跳线、电线和硬件的可用性，就可以为物联网设备编写软件。可以基于尚未流片的芯片进行开发，加快上市时间，并且由于可以利用云的规模且无需建立硬件集群，因此可以善用现代开发流程的所有优势。针对各种物联网设备的持续集成、简化的ML DevOps和简化的安全更新也突然变为可能。

“随着Arm虚拟硬件的推出，Arm将这些优势大众化，并将其提供给整个生态系统，而不仅仅是少数几个合作伙伴。Arm相信，可以让云原生开发者可访问物联网和嵌入式开发，将数百万新开发者带入我们的物联网生态系统，这将颠覆市场！在过去的几个月，已经有数百名开发者使用了Arm虚拟硬件，且反馈非常好。服务提供商喜欢它，因为Arm虚拟硬件使得他们能够在云端实现规模化；产品设计商喜欢它，因为Arm虚拟硬件使他们免于昂贵的实体设备设置和维护。”Mohamed Awad说。

Mohamed Awad表示，如今已有许多中国的合作伙伴正在使用Arm虚拟硬件，如百度飞桨、深圳未艾智能 (VoxAI)、上海麦士 (mSlink) 和声加科技 (Sound+) 等人工智能合作伙伴。Arm直接为其提供技术支持，赋能其充分利用Arm虚拟硬件。Arm虚拟硬件已可通过亚马逊云科技Marketplace（中国区）使用该服务。

Mohamed Awad指出，开发者要求Arm在三大关键领域重点关注：

首先，开发者喜欢在硬件可用之前就能为其编写软件，但他们同时也希望能够在该领域的数十亿物联网设备中访问和扩展他们的软件。

其次，开发者喜欢AMI使得他们可以将Arm虚拟硬件集成到他们认为合适的开发流程中，但他们并不想改变他们的流程。他们倾向将Arm虚拟硬件直接集成到他们每天使用的现有工具和服务中。

最后，在中国，生态系统需要本地支持。既要确保Arm虚拟硬件目标易于获取，又要确保本地人工智能合作伙伴能够轻松访问并利用该技术。

“我们已经从1个Arm虚拟硬件目标发展到了13个，这包括对第三方设备以及其应用领域数十亿设备的支持。我们正通过Project Centauri在标准和参考软件方面取得巨大的进展。最棒的是，这仅仅才过了六个月，我们才刚起步。我们在Arm物联网全面解决方案投入了巨大的资源，更多的Corstone设计，更广泛的Arm虚拟硬件库，以及更卓越的软件重用性。我们这样做的原因很简单，Arm架构是物联网的基石。我们位于硬件和软件的交会，我们在引领生态系统方面处于独一无二的地位，从而协助生态系统突破性能的界限，简化软件开发，并在数十亿个设备上进行创新。”Mohamed Awad说。

（校对/Andrew）