AI計(jì)算能力暴增Arm推新物聯(lián)網(wǎng)智能平臺(tái)IP設(shè)計(jì)

朱建

Arm在2020年2月11日宣布其人工智能平臺(tái)新增重要生力軍，其中就包括全新機(jī)器學(xué)習(xí)Arm Cortex-M55處理器和Arm Ethos-U55神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，后者是針對(duì)Cortex-M平臺(tái)推出的業(yè)界首款微神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（microNPU）。這樣的設(shè)計(jì)（Cortex-M55結(jié)合Ethos-U55）為微控制器帶來(lái)480倍的機(jī)器學(xué)習(xí)性能飛躍。全新的IP與搭配的開(kāi)發(fā)工具，能夠讓AI硬件與軟件開(kāi)發(fā)人員以更多的方式進(jìn)行創(chuàng)新，從而為數(shù)十億個(gè)小型、低功耗的物聯(lián)網(wǎng)與嵌入式設(shè)備帶來(lái)前所未有的終端機(jī)器學(xué)習(xí)處理能力。

Arm資深副總裁暨車(chē)用與物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部總經(jīng)理Dipti Vachani表示：“要讓AI無(wú)所不在，設(shè)備制造商與開(kāi)發(fā)人員必須在數(shù)十億、乃至數(shù)萬(wàn)億個(gè)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)終端機(jī)器學(xué)習(xí)能力。我們的AI平臺(tái)增添這些生力軍后，即便在最小的設(shè)備上，終端機(jī)器學(xué)習(xí)也將成為新常態(tài)，不會(huì)再有遺珠之憾，從而讓AI的潛力可以在范圍寬廣的、正在改變我們生活的應(yīng)用中得以安全、有效地發(fā)揮。”

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與AI和5G的發(fā)展相互交織，更多的終端智能意味著更小型且成本敏感的設(shè)備會(huì)愈來(lái)愈智能、功能也愈來(lái)愈強(qiáng)，同時(shí)因?yàn)閷?duì)云端與網(wǎng)絡(luò)的依賴較小，也將具備更高的隱私性與可靠度。Arm通過(guò)新的設(shè)計(jì)為微處理器帶來(lái)更加安全的智能，為想要有效提升終端數(shù)字信號(hào)處理（DSP）與機(jī)器學(xué)習(xí)能力（ML）的產(chǎn)品制造商降低芯片與開(kāi)發(fā)成本，同時(shí)顯著加快他們產(chǎn)品的上市速度。

Arm Cortex-M55：最強(qiáng)大的Cortex-M處理器

Cortex-M處理器已經(jīng)成為開(kāi)發(fā)人員運(yùn)算平臺(tái)的最佳選擇，Arm的合作伙伴已經(jīng)出貨超過(guò)500億片基于Cortex-M的芯片，用于各種客戶應(yīng)用。新增的Cortex-M55是Arm歷來(lái)AI能力最為強(qiáng)大的Cortex-M處理器，也是首款基于Armv8.1-M架構(gòu)、內(nèi)建Arm Helium向量處理技術(shù)的處理器，它可以大幅提升DSP與ML的性能，同時(shí)更省電。與前幾代的Cortex-M處理器相比，Cortex-M55的ML性能最高可提升15倍，而DSP性能也可提升5倍，且具備更佳的能耗比。

此外，客戶也可以使用Arm自定義指令集（Arm Custom Instructions）延伸處理器的能力，對(duì)特定工作負(fù)載進(jìn)行優(yōu)化，而這也是Cortex-M處理器的全新功能。

Ethos-U55：Arm針對(duì)Cortex-M推出的首款microNPU

針對(duì)需求更高的ML系統(tǒng)，可將Cortex-M55與Ethos-U55搭配，后者是Arm首款微神經(jīng)處理器，與現(xiàn)有的Cortex-M處理器相比，二者結(jié)合后可使產(chǎn)品ML性能提升480倍。

Ethos-U55具有高度的可配置性，旨在加速空間受限的嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的ML推理能力。它先進(jìn)的壓縮技術(shù)可以顯著節(jié)省電力并縮小ML模型尺寸，以便運(yùn)作之前只能在較大型系統(tǒng)上執(zhí)行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算。

簡(jiǎn)化的軟件使得所有開(kāi)發(fā)人員都能獲取安全的AI功能

Arm非常清楚，開(kāi)發(fā)人員的經(jīng)驗(yàn)對(duì)于推動(dòng)AI革命至關(guān)重要。因此，Cortex-M55與Ethos-U55得到了Arm業(yè)界領(lǐng)先的Cortex-M軟件開(kāi)發(fā)工具鏈的全力支持。如此一來(lái)，我們針對(duì)傳統(tǒng)DSP與ML等工作負(fù)載，有了一致的開(kāi)發(fā)流程；同時(shí)從TensorFlow LiteMicro開(kāi)始，針對(duì)先進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)框架進(jìn)行特定的整合與優(yōu)化，確保開(kāi)發(fā)人員擁有無(wú)縫的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)，并能夠在任何一種Cortex-M與Ethos-U55的配置上，獲取最佳性能。

Arm認(rèn)為安全不應(yīng)該是事后彌補(bǔ)措施，它對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的普及極為重要。為了確保最安全的設(shè)計(jì)并順利通過(guò)PSA認(rèn)證，這些處理器和搭配的Corstone參考設(shè)計(jì)都可以與Arm Trust Zone一起工作，以確保安全性可以更為簡(jiǎn)易地整合到完整的片上系統(tǒng)中。

賦能生態(tài)系統(tǒng)

全新的Cortex-M CPU與Ethos microNPU凸顯了Arm對(duì)推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的承諾：致力于協(xié)助芯片設(shè)計(jì)人員與設(shè)備制造商，即便在最小的終端設(shè)備上，也能利用Arm架構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，并為物聯(lián)網(wǎng)點(diǎn)燃新一波創(chuàng)造力與創(chuàng)新性。這一技術(shù)正獲得生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴與業(yè)界的廣泛支持，其中包括亞馬遜、Alif半導(dǎo)體、恒玄科技、賽普拉斯、杜比、Google、恩智浦半導(dǎo)體、三星和意法半導(dǎo)體等。