2016年科技產(chǎn)業(yè)一個(gè)具有劃時(shí)代意義的收購案可能就是軟銀收購ARM了，不管資本市場(chǎng)如何分析。但是孫正義最看重的恐怕是ARM在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的布局和未來(lái)前景。憑借全新的處理器、無(wú)線(xiàn)電技術(shù)、子系統、端到端安全以及云服務(wù)平臺，ARM正在進(jìn)一步加快IoT的全球普及速度。
在過(guò)去的7、8年中，ARM基于CortexM的內核MCU已經(jīng)超過(guò)171億。2015年ARM MCU出貨達到了64億顆，其中M3是ARM最早推出的MCU內核。
“隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來(lái)越普及，是時(shí)候推出一個(gè)完整的解決方案，以確保數據從傳感器到服務(wù)器的安全。去年，ARM的合作伙伴共出貨了超過(guò)150億顆基于A(yíng)RM的芯片，創(chuàng )造了新的紀錄，其中許多應用于智能嵌入式領(lǐng)域，ARM的技術(shù)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)的基石，而我們現在的目標在于提升其規模。為此，我們今天推出了一整套獨特且全面的技術(shù)與服務(wù)，實(shí)現無(wú)縫的協(xié)同工作。”ARM執行副總裁暨產(chǎn)品事業(yè)部門(mén)總裁Pete Hutton表示，ARM的生態(tài)系統已經(jīng)成為業(yè)界最成功的的物聯(lián)網(wǎng)合作體系，擁有超過(guò)1000家合作伙伴。
在上周深圳舉行的媒體交流會(huì )上，ARM針對物聯(lián)網(wǎng)（IOT）領(lǐng)域推出了有史以來(lái)最全面的IP組合，總結了一下包括基于A(yíng)RM v8-M架構的嵌入式處理器ARM Cortex-M23以及Cortex-M33；下一代ARM Cordio radio 無(wú)線(xiàn)通信IP；首款I(lǐng)OT云平臺mbed Iot Device Platform；同時(shí)還包括兩款Mali 系列GPUV61以及G51。由于發(fā)布的IP眾多，筆者下面就通過(guò)幾張PPT來(lái)為大家詳細介紹一下各款I(lǐng)P的差異及優(yōu)勢：
更安全的嵌入式MCU，Cortex-M23與M33有啥區別？
在被軟銀收購以后，ARM內部產(chǎn)品線(xiàn)發(fā)生了很多變化，值得一提的首先就是MCU產(chǎn)品線(xiàn)從傳統的M0、3/4/7一下子跳到了M23/33產(chǎn)品線(xiàn)。那么這兩款I(lǐng)P的定位及主要功能有哪些呢？
從上面這張圖可以看到目前Cortex-M系列的整合家族。從未來(lái)的趨勢來(lái)看，M23/M33將會(huì )對ARMv7-M系列產(chǎn)生替代效應。M23對應的是M3/M4的市場(chǎng)，而M23則對應的是M0/M0+的市場(chǎng)。用ARM應用市場(chǎng)事業(yè)部總經(jīng)理Noel Hurley的話(huà)來(lái)說(shuō)，就是M23和M33更多針對物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，其中M23專(zhuān)注于最小的尺寸和最低的功耗。M33相對M23性能更高，同時(shí)配置選項更多。比如DSP和浮點(diǎn)計算。如果從應用來(lái)看，M23適合一些非常簡(jiǎn)單的應用但要求低功耗的應用，比如在戶(hù)外需要傳感器感應一個(gè)水平面高度，那么M23就能實(shí)現，同時(shí)可以實(shí)現最小尺寸和最低功耗。如果需要更高性能，比如sensor HUB接受來(lái)自不同的傳感器的數據，M33則是更好的選擇。
相比傳統Cortex-M3和M4的處理器，Cortex M33以相同的工藝技術(shù)實(shí)現了20%的性能提升，同時(shí)也降低了能耗。而M23在提供更高的安全性的同時(shí)，也進(jìn)一步提高了M0+所樹(shù)立的標準。最近軟銀的孫正義提出未來(lái)可能有1萬(wàn)億設備連接倒互聯(lián)網(wǎng)中，這里面有很多自身不帶電池，因此對功耗的要求非常嚴苛。相對M33，M23能夠減少75%的體積，增加50%的能效比。
可以看到，M23和M33首次將在Cortex-A系列成熟應用的Trust Zone技術(shù)引入嵌入式領(lǐng)域，希望能夠給物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)更多的安全功能。下一代Cortex-M處理器專(zhuān)為保障數據、固件以及外設的安全而設計，同時(shí)能夠簡(jiǎn)化和減少確保嵌入式解決方案安全所需的編程工作。安全與非安全狀態(tài)之間的快速轉換降低了提供高級安全性所需的處理總開(kāi)銷(xiāo)，因而能夠實(shí)現行業(yè)領(lǐng)先的節能性。
TrustZone是ARM公司提供給ARM陣營(yíng)芯片廠(chǎng)商們的通用加密方案。通過(guò)類(lèi)似于虛擬機的技術(shù)在SOC芯片中生成一個(gè)受到保護的區域，將指紋密碼等需要加密的信息隔離保護在里面。不光聯(lián)發(fā)科、華為麒麟等公版ARM芯片廠(chǎng)商，就連蘋(píng)果（名字不同）、高通這些獨立設計芯片架構的廠(chǎng)商也在使用TrustZone技術(shù)?？梢哉f(shuō)市面上絕大多數智能手機的指紋都是使用TrustZone技術(shù)進(jìn)行保護的。 與Cortex-A系列不同的是，Trust Zone在A(yíng)系列是在軟件上實(shí)現，而在M系列則是在硬件上通過(guò)獨立的加速加密、解密的硬件加速器實(shí)現。
在上海舉辦的GeekPwn2016大會(huì )上有黑客宣布破解了一款國產(chǎn)手機的“TrustZone”，這里面保存著(zhù)指紋信息等最需要加密的部分。這支來(lái)自美國加利福尼亞大學(xué)圣塔芭芭拉分校的Shellphish團隊，在GeekPwn2016大會(huì )上突破了最新版本手機的最堅實(shí)防線(xiàn)——“指紋識別搭配TrustZone”。黑客團隊篡改了TrustZone里的指紋驗證模塊，可以用任意指紋解鎖這款安卓手機，現場(chǎng)演示隨便用一個(gè)觀(guān)眾的鼻尖就輕易解鎖了這臺手機。這一點(diǎn)也讓業(yè)界對ARM公司宣傳的“TrustZone”安全性產(chǎn)生懷疑。Noel Hurley反駁了“TrustZone”被破解這一說(shuō)法，他表示在智能手機里Trust Zone是在軟件上實(shí)現，漏洞可能是從其它方向出現的。與Cortex-A系列不同的是，M系列則是在硬件上通過(guò)獨立的加速加密、解密的硬件加速器實(shí)現。
采用Cortex M33的開(kāi)發(fā)板演示。
據介紹，全球十大MCU供應商中的七家都已經(jīng)獲得Cortex-M新一代一個(gè)或兩個(gè)新產(chǎn)品的授權。
新一代低功耗無(wú)線(xiàn)電IP，一站式解決方案
對于IOT來(lái)說(shuō)，除了數據處理能力，連接能力也變得非常重要。去年有2.7億臺新生產(chǎn)的設備采用藍牙低功耗。分析師指出這一趨勢并未出現停止的跡象，他們預測，到2020年將會(huì )有180億臺設備使用藍牙、Zigbee，或Thread。
值得一提的是這次ARM推出的Cordio radio IP，支持Bluetooth5.0和802.15.4標準的zigbee。這些都是目前主流的IOT連接無(wú)線(xiàn)標準。開(kāi)發(fā)人員可以從TSMC、UMC等眾多晶圓代工廠(chǎng)的處理工藝中選擇一個(gè)標準無(wú)線(xiàn)電實(shí)現。Cordio radio IP將極大的提升ARM生態(tài)系統中不同設備互相連接的兼容性。Bluetooth5.0相比其上一個(gè)版本，能夠帶來(lái)兩倍的數據傳輸速度，在數據傳遞容量提升方面更是達到800%。也就是說(shuō)，使用Bluetooth5.0的話(huà)你可以以更快的速度傳送和接受更多的數據。Bluetooth5.0擁有更強的性能，能夠傳輸的數據也將更豐富、更智能，它將加入定位和導航功能，這樣一來(lái)你就不需要安裝應用，也不需要建立連接就可以收到藍牙信標所發(fā)送的指定位置信息了。
采用Cordio radio IP的演示開(kāi)發(fā)板。
ARM發(fā)布首款I(lǐng)OT云embed Cloud，并非要跟云服務(wù)搶生意
對于IOT應用來(lái)說(shuō)，越來(lái)越多的服務(wù)來(lái)自于云端。因此各大生態(tài)系統都在建立自己的云服務(wù)，在中國已經(jīng)有阿里云、機智云、華為ocean connect，國際上還有windows10 IOT版本等針對IOT的云服務(wù)平臺，不過(guò)這次ARM推出了首款基于云的SaaS物聯(lián)網(wǎng)設備平臺mbed Cloud。難道ARM也要來(lái)跟這些云服務(wù)商競爭了？AR表示，并不會(huì )，Mbed cloud比較適合比較低功耗的應用場(chǎng)景，更傾向于通過(guò)一整套系統來(lái)管理不同的使用ARM架構的產(chǎn)品。比如照明廠(chǎng)商為智慧城市提供一個(gè)解決方案，可能不同的地區選擇不同的供應商。“我們跟這些云服務(wù)商不是競爭關(guān)系，我們會(huì )提供一個(gè)技術(shù)讓這些云能夠非常便捷的連接。” 另外，IoT跟手機不同，手機可能用2~3年，IoT設備要用很多年。比如智能照明可能要工作10年這么久，所以需要不停的對終端進(jìn)行升級，保持正常工作。
GPU產(chǎn)品線(xiàn)首次改名，G51將滿(mǎn)足大量VR應用
在被軟銀收購后，ARM首次發(fā)布GPU就將以往的Mali T系列命名改為G系列。為什么呢？ARM多媒體處理部門(mén)高級產(chǎn)品經(jīng)理Roger Barker表示這個(gè)命名變化是借架構調整的機會(huì )針對中國市場(chǎng)推出更簡(jiǎn)化的產(chǎn)品線(xiàn)。
G系列的意思就是GPU，其中G7系列代表高端GPU，G5系列代表主流市場(chǎng)GPU。Roger Barker表示，ARM還會(huì )有一個(gè)超低功耗的產(chǎn)品線(xiàn)，雖然沒(méi)有明說(shuō)，但筆者猜測可能是G3系列。
ARM多媒體處理部門(mén)高級產(chǎn)品經(jīng)理Roger Barker
如果簡(jiǎn)單的劃分這次發(fā)布的兩個(gè)GPU。首先是V61，這是高端的視頻處理器集成VP9編碼，主要應用是為實(shí)時(shí)視頻應用提供最高效的4K直播流。它比上一代編解碼器節省50%的比特率。特別是到了今天，越來(lái)越多的實(shí)時(shí)視頻直播對碼流的要求越來(lái)越高。對VP9的支持，可以讓內容產(chǎn)生著(zhù)可以實(shí)時(shí)發(fā)布自己的內容。
V61也可以多核可靈活搭配，還能從單核上1080P 60幀擴展到多核4K 120幀。具體來(lái)說(shuō)，針對無(wú)人機、IP 攝像頭，高端手機需要4K 60幀要求，要求4核；還有高端智能電視需要4K 60zhen ,無(wú)人機主流是1080P,可以選擇單核，高清攝像頭可以4K 30幀。所以不同的應用需要不同的核心來(lái)做搭配。
ARM同時(shí)展示了一個(gè)V61的應用。在劍橋大學(xué)的徐志摩紀念石碑上，只要掃描這塊石碑就會(huì )出現徐志摩的詩(shī)歌進(jìn)行場(chǎng)景疊加。
G51主要是相對于G71的，針對主流市場(chǎng)，提供更多對虛擬現實(shí)(VR)的支持。在計算能力上來(lái)看，G71有更強的性能。從像素處理來(lái)看，G51有更高的性能。
G51采用ARM全新的Bifrost架構，該架構包含了重新設計的雙倍吞吐量紋理單元，能夠滿(mǎn)足低功耗VR、日常游戲、AR和快速瀏覽等多種功能。ARM多媒體處理部門(mén)高級產(chǎn)品經(jīng)理Dan Wilson表示，G51是ARM到目前為止體積最小、最高效、支持Vulkan的GPU同時(shí)支持最高4K的屏幕分辨率。
這里值得一提的是G51支持Vulcan，這是一種新的API，目前unity這樣的游戲開(kāi)發(fā)引擎商也支持了Vulkan的預覽產(chǎn)品。Vulkan能夠帶來(lái)更加震撼的游戲體驗，同時(shí)也將成為越來(lái)越多的VR游戲的主流API
相比上一代的Mali-T830GPU，該處理器每平方毫米的性能提升最高可達60%，能效提高最高也可達60%。G51同時(shí)精簡(jiǎn)了30%的面積，在降低了大批量芯片制造成本的同時(shí)，還能滿(mǎn)足更多高性能應用的需求。這個(gè)產(chǎn)品是面向2018年的一些需求去設計的，這是第一款針對主流市場(chǎng)的GPU產(chǎn)品，同時(shí)也支持Vulkan的一款最小的GPU。
此外，最主要的變化是雙像素的渲染器核心的變化，這個(gè)處理器最大的變化是有兩種渲染器核心，第一種是單像素的渲染器核心，第二種是多像素的，這是靈活可配的。“另外還有一個(gè)很大的變化還有一個(gè)紋理單元，在我們的雙像素渲染器核心可以支持雙紋理單元的渲染，另外還有一些變化是在指令集上我們在最新的G51上做了增強。”
目前主流的VR設備大部分采用手機產(chǎn)業(yè)鏈，Dan Wilson在回答媒體提問(wèn)的時(shí)候表示，如果VR設備的出貨量勾搭，應該會(huì )有專(zhuān)門(mén)針對VR的SOC上線(xiàn)。“VR對GPU的需求最大的是像素處理上，幀率要到90幀以上。手機這一塊對分辨率的要求也在提升，現在看在VR領(lǐng)域還需要加速去做。” Dan Wilson表示，VR應用會(huì )將大量的任務(wù)放在GPU里去做，包括視頻的拼接、鏡面扭曲等，有很多都會(huì )通過(guò)專(zhuān)用的硬件實(shí)現。另外，他還特別提到了elighten全局光照技術(shù)，在A(yíng)RM的GPU中暫時(shí)不會(huì )融合該技術(shù)。
ARM此前收購的Geomerics公司專(zhuān)為游戲和娛樂(lè )行業(yè)的客戶(hù)提供尖端的圖形技術(shù)。該公司的Enlighten光照解決方案是一項革命性的技術(shù)，它將實(shí)時(shí)的全局光照技術(shù)應用于游戲開(kāi)發(fā)，這也是光照技術(shù)的各個(gè)層面首次在所有的游戲平臺上實(shí)時(shí)地進(jìn)行更新。Enlighten的快速全局光照計算能力，使得美術(shù)人員可以在編輯時(shí)立刻看到最終的光影效果，完全取代了以往重復修改光照設置并長(cháng)久等待的離線(xiàn)烘焙方式。他表示，VR的應用場(chǎng)景對于GPU的要求非常高，而elighten恰恰對GPU的需求不高，而對CPU的需求更高。
