從ARM這兩款新品，你能嗅到什么？

本刊記者　薛士然

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從ARM這兩款新品，你能嗅到什么？

本刊記者薛士然

當(dāng)下，ARM的一舉一動(dòng)都牽動(dòng)著整個(gè)芯片行業(yè)的神經(jīng)，將其比喻為引發(fā)德克薩斯州那場(chǎng)龍卷風(fēng)的蝴蝶似乎也不為過。最近，ARM一連推出了兩款新產(chǎn)品——Cortex-R8和Cortex-A32，推出這樣的產(chǎn)品到底是出于怎樣的考慮呢？

謀劃未來的CortexR8

在我們剛剛切身感受到4G的速度時(shí)，關(guān)于5G的布局已經(jīng)不絕于耳，而底層芯片架構(gòu)的布局更應(yīng)該走在行業(yè)發(fā)展的最前端，所以在5G還僅僅處于定義的時(shí)候，ARM就推出了能夠用于5G通信的芯片架構(gòu)，也就是Cortex-R8。

據(jù)ARM中國(guó)北京FAE經(jīng)理趙永超介紹，5G通信是多載波聚合和其他通信方式相結(jié)合，任務(wù)量更多，大約是目前數(shù)據(jù)吞吐量的50倍。海量的數(shù)據(jù)要求有更高的處理速度，這就對(duì)處理器的實(shí)時(shí)性能提出了更苛刻的要求。

Cortex-R8在架構(gòu)設(shè)計(jì)上基本延續(xù)了Cortex-R7的特點(diǎn)，仍然是11級(jí)亂序流水線，ARMv7-R指令集，向下兼容。不同的是，Cortex-R8支持最多四個(gè)核，比上一代翻了一番，而且各個(gè)核可以非對(duì)稱運(yùn)行，有單獨(dú)的電源管理，當(dāng)其中的某些核不工作時(shí)，可以單獨(dú)關(guān)閉以降低功耗，這樣同時(shí)兼顧了性能的提升和功耗的降低。Cortex-R7每個(gè)核最多只有128 KB指令/數(shù)據(jù)Cache，而Cortex-R8的每個(gè)核還可以搭配最多2 MB低延遲的緊耦合緩存(TCM)，包括1 MB指令、1 MB數(shù)據(jù)，整個(gè)處理器最多達(dá)到8 MB，所以大大降低了延時(shí)。此外，Cortex-R8還能滿足4G LTE-A、4.5G LTE-A Pro、5G通信基帶和大容量存儲(chǔ)器對(duì)低延遲、高性能和高能效的要求。

Cortex-R8可以采用28/16/14 nm等不同工藝制造，其中在28 nm HPM工藝下，主頻最高可達(dá)1.5 GHz，性能最高達(dá)15 000 Dhrystone MIPS，是Cortex-R7的兩倍，而核心面積最小可以做到僅僅0.33 mm2。

到目前為止，Cortex-R8是R系列中性能最強(qiáng)大的，也是ARM公司為客戶提前布局5G時(shí)代而做出的戰(zhàn)略規(guī)劃。

布局當(dāng)前的CortexA32

相較于Cortex-R8，嵌入式開發(fā)工程師可能對(duì)Cortex-A32更感興趣，因?yàn)樗褪茿RM公司為嵌入式應(yīng)用量身定制的。

Cortex-A32是采用ARMv8-A架構(gòu)的32位處理器，值得注意的是，它是 ARM 新一代ARMv8-A構(gòu)架中唯一一個(gè) 32 位架構(gòu)的處理器。在64位架構(gòu)已經(jīng)非常普遍的時(shí)候，ARM反而推出了一款32位的產(chǎn)品，用意何在？趙永超先生這樣解釋：一方面，物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備應(yīng)用中，32位處理器依然是主流，市場(chǎng)空間非常大，所以32位的產(chǎn)品更為適合；另一方面Cortex-A32與已有的32位嵌入式內(nèi)核Cortex-A7相比，節(jié)省能效高達(dá)25%，而且因?yàn)槠涫窃诓捎肁RMv8-A架構(gòu)的64位Cortex-A35基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，所以它擁有更好的性能表現(xiàn)。

Cortex-A32的優(yōu)點(diǎn)在于芯片面積、功耗控制和能耗比，其停留在32位(ARMv7-A指令集)，指令預(yù)取單元針對(duì)效率進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，一/二級(jí)Cache、浮點(diǎn)和DSP操作性能則針對(duì)速度進(jìn)行了改進(jìn)，并引入了新的電源管理特性，并且支持NEON SIMD指令集、DSP/SIMD 擴(kuò)展、VFPv4 浮點(diǎn)計(jì)算、虛擬硬件等。

根據(jù)應(yīng)用需求，Cortex-A32可以采用28 nm、40 nm等工藝制程，內(nèi)核數(shù)目也可以在1、2、4之間組合，可以組成 big.LITTLE 大小核結(jié)構(gòu)的 SoC。在最小配置情況下，Cortex-A32所占芯片尺寸不足0.25 mm2，而100 MHz 28 nm工藝節(jié)點(diǎn)的總耗電量更是小于4 mW。

目前，物聯(lián)網(wǎng)的安全已經(jīng)引起了開發(fā)者和消費(fèi)者的極大關(guān)注，Cortex-A32采用了ARM TrustZone技術(shù)，能夠從系統(tǒng)級(jí)芯片硬件層提供安全保護(hù)基礎(chǔ)(TrustZone能夠?yàn)楦叨耸謾C(jī)等設(shè)備提供銀行級(jí)別的安全防護(hù))。除了具備可快速驗(yàn)證和防護(hù)的加密指令技術(shù)之外，Cortex-A32還可搭配TrustZone CryptoCell-700系列產(chǎn)品，進(jìn)一步啟用強(qiáng)化的加密硬件加速技術(shù)和進(jìn)階版的可信根。

已經(jīng)熟悉Cortex-A5、Cortex-A7的嵌入式開發(fā)工程師，可以非常容易地使用Cortex-A32進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備開發(fā)。

這才是兩手都要抓的ARM

透過這兩款產(chǎn)品，足以明了ARM公司的策略，也可嗅出市場(chǎng)對(duì)于處理器的需求。一方面，走在前面的半導(dǎo)體廠商需要引領(lǐng)市場(chǎng)方向，布局未來是他們保持市場(chǎng)話語(yǔ)權(quán)的重要方式。因此，雖然5G時(shí)代還沒有真正到來，但ARM已經(jīng)推出了相關(guān)的產(chǎn)品，下游相關(guān)廠商只要緊跟步伐，自然能在應(yīng)用爆發(fā)時(shí)從容應(yīng)對(duì)。另一方面，ARM十分關(guān)注當(dāng)前的市場(chǎng)，物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備必然是智能手機(jī)之外的大熱點(diǎn)，為此專門推出了Cortex-A32，幫助客戶更快捷、有效地進(jìn)行當(dāng)下的布局，由此也可見物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)是多么誘人的一塊大蛋糕。