2016年科技產(chǎn)業(yè)一個(gè)具有劃時(shí)代意義的收購(gòu)案可能就是軟銀收購(gòu)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)域的布局和未來前景。憑借全新的處理器、無線電技術(shù)、子系統(tǒng)、端到端安全以及云服務(wù)平臺(tái)，ARM正在進(jìn)一步加快IoT的全球普及速度。
在過去的7、8年中，ARM基于CortexM的內(nèi)核MCU已經(jīng)超過171億。2015年ARM MCU出貨達(dá)到了64億顆，其中M3是ARM最早推出的MCU內(nèi)核。
“隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來越普及，是時(shí)候推出一個(gè)完整的解決方案，以確保數(shù)據(jù)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150億顆基于ARM的芯片，創(chuàng)造了新的紀(jì)錄，其中許多應(yīng)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(xiàn)在的目標(biāo)在于提升其規(guī)模。為此，我們今天推出了一整套獨(dú)特且全面的技術(shù)與服務(wù)，實(shí)現(xiàn)無縫的協(xié)同工作。”ARM執(zhí)行副總裁暨產(chǎn)品事業(yè)部門總裁Pete Hutton表示，ARM的生態(tài)系統(tǒng)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1000家合作伙伴。
在上周深圳舉行的媒體交流會(huì)上，ARM針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)（IOT）領(lǐng)域推出了有史以來最全面的IP組合，總結(jié)了一下包括基于ARM v8-M架構(gòu)的嵌入式處理器ARM Cortex-M23以及Cortex-M33；下一代ARM Cordio radio 無線通信IP；首款I(lǐng)OT云平臺(tái)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，筆者下面就通過幾張PPT來為大家詳細(xì)介紹一下各款I(lǐng)P的差異及優(yōu)勢(shì)：
更安全的嵌入式MCU，Cortex-M23與M33有啥區(qū)別？
在被軟銀收購(gòu)以后，ARM內(nèi)部產(chǎn)品線發(fā)生了很多變化，值得一提的首先就是MCU產(chǎn)品線從傳統(tǒng)的M0、3/4/7一下子跳到了M23/33產(chǎn)品線。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。從未來的趨勢(shì)來看，M23/M33將會(huì)對(duì)ARMv7-M系列產(chǎn)生替代效應(yīng)。M23對(duì)應(yīng)的是M3/M4的市場(chǎng)，而M23則對(duì)應(yīng)的是M0/M0+的市場(chǎng)。用ARM應(yīng)用市場(chǎng)事業(yè)部總經(jīng)理Noel Hurley的話來說，就是M23和M33更多針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，其中M23專注于最小的尺寸和最低的功耗。M33相對(duì)M23性能更高，同時(shí)配置選項(xiàng)更多。比如DSP和浮點(diǎn)計(jì)算。如果從應(yīng)用來看，M23適合一些非常簡(jiǎn)單的應(yīng)用但要求低功耗的應(yīng)用，比如在戶外需要傳感器感應(yīng)一個(gè)水平面高度，那么M23就能實(shí)現(xiàn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)最小尺寸和最低功耗。如果需要更高性能，比如sensor HUB接受來自不同的傳感器的數(shù)據(jù)，M33則是更好的選擇。
相比傳統(tǒng)Cortex-M3和M4的處理器，Cortex M33以相同的工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)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+所樹立的標(biāo)準(zhǔn)。最近軟銀的孫正義提出未來可能有1萬(wàn)億設(shè)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(duì)功耗的要求非常嚴(yán)苛。相對(duì)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(yīng)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)帶來更多的安全功能。下一代Cortex-M處理器專為保障數(shù)據(jù)、固件以及外設(shè)的安全而設(shè)計(jì)，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(zhuǎn)換降低了提供高級(jí)安全性所需的處理總開銷，因而能夠?qū)崿F(xiàn)行業(yè)領(lǐng)先的節(jié)能性。
TrustZone是ARM公司提供給ARM陣營(yíng)芯片廠商們的通用加密方案。通過類似于虛擬機(jī)的技術(shù)在SOC芯片中生成一個(gè)受到保護(hù)的區(qū)域，將指紋密碼等需要加密的信息隔離保護(hù)在里面。不光聯(lián)發(fā)科、華為麒麟等公版ARM芯片廠商，就連蘋果（名字不同）、高通這些獨(dú)立設(shè)計(jì)芯片架構(gòu)的廠商也在使用TrustZone技術(shù)?？梢哉f市面上絕大多數(shù)智能手機(jī)的指紋都是使用TrustZone技術(shù)進(jìn)行保護(hù)的。 與Cortex-A系列不同的是，Trust Zone在A系列是在軟件上實(shí)現(xiàn)，而在M系列則是在硬件上通過獨(dú)立的加速加密、解密的硬件加速器實(shí)現(xiàn)。
在上海舉辦的GeekPwn2016大會(huì)上有黑客宣布破解了一款國(guó)產(chǎn)手機(jī)的“TrustZone”，這里面保存著指紋信息等最需要加密的部分。這支來自美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣塔芭芭拉分校的Shellphish團(tuán)隊(duì)，在GeekPwn2016大會(huì)上突破了最新版本手機(jī)的最堅(jiān)實(shí)防線——“指紋識(shí)別搭配TrustZone”。黑客團(tuán)隊(duì)篡改了TrustZone里的指紋驗(yàn)證模塊，可以用任意指紋解鎖這款安卓手機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)演示隨便用一個(gè)觀眾的鼻尖就輕易解鎖了這臺(tái)手機(jī)。這一點(diǎn)也讓業(yè)界對(duì)ARM公司宣傳的“TrustZone”安全性產(chǎn)生懷疑。Noel Hurley反駁了“TrustZone”被破解這一說法，他表示在智能手機(jī)里Trust Zone是在軟件上實(shí)現(xiàn)，漏洞可能是從其它方向出現(xiàn)的。與Cortex-A系列不同的是，M系列則是在硬件上通過獨(dú)立的加速加密、解密的硬件加速器實(shí)現(xiàn)。
采用Cortex M33的開發(fā)板演示。
據(jù)介紹，全球十大MCU供應(yīng)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(quán)。
新一代低功耗無線電IP，一站式解決方案
對(duì)于IOT來說，除了數(shù)據(jù)處理能力，連接能力也變得非常重要。去年有2.7億臺(tái)新生產(chǎn)的設(shè)備采用藍(lán)牙低功耗。分析師指出這一趨勢(shì)并未出現(xiàn)停止的跡象，他們預(yù)測(cè)，到2020年將會(huì)有180億臺(tái)設(shè)備使用藍(lán)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(biāo)準(zhǔn)的zigbee。這些都是目前主流的IOT連接無線標(biāo)準(zhǔn)。開發(fā)人員可以從TSMC、UMC等眾多晶圓代工廠的處理工藝中選擇一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)無線電實(shí)現(xiàn)。Cordio radio IP將極大的提升ARM生態(tài)系統(tǒng)中不同設(shè)備互相連接的兼容性。Bluetooth5.0相比其上一個(gè)版本，能夠帶來兩倍的數(shù)據(jù)傳輸速度，在數(shù)據(jù)傳遞容量提升方面更是達(dá)到800%。也就是說，使用Bluetooth5.0的話你可以以更快的速度傳送和接受更多的數(shù)據(jù)。Bluetooth5.0擁有更強(qiáng)的性能，能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也將更豐富、更智能，它將加入定位和導(dǎo)航功能，這樣一來你就不需要安裝應(yīng)用，也不需要建立連接就可以收到藍(lán)牙信標(biāo)所發(fā)送的指定位置信息了。
采用Cordio radio IP的演示開發(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(duì)于IOT應(yīng)用來說，越來越多的服務(wù)來自于云端。因此各大生態(tài)系統(tǒng)都在建立自己的云服務(wù)，在中國(guó)已經(jīng)有阿里云、機(jī)智云、華為ocean connect，國(guó)際上還有windows10 IOT版本等針對(duì)IOT的云服務(wù)平臺(tái)，不過這次ARM推出了首款基于云的SaaS物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備平臺(tái)mbed Cloud。難道ARM也要來跟這些云服務(wù)商競(jìng)爭(zhēng)了？AR表示，并不會(huì)，Mbed cloud比較適合比較低功耗的應(yīng)用場(chǎng)景，更傾向于通過一整套系統(tǒng)來管理不同的使用ARM架構(gòu)的產(chǎn)品。比如照明廠商為智慧城市提供一個(gè)解決方案，可能不同的地區(qū)選擇不同的供應(yīng)商。“我們跟這些云服務(wù)商不是競(jìng)爭(zhēng)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(jī)不同，手機(jī)可能用2~3年，IoT設(shè)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(duì)終端進(jìn)行升級(jí)，保持正常工作。
GPU產(chǎn)品線首次改名，G51將滿足大量VR應(yīng)用
在被軟銀收購(gòu)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多媒體處理部門高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理Roger Barker表示這個(gè)命名變化是借架構(gòu)調(diào)整的機(jī)會(huì)針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)推出更簡(jiǎn)化的產(chǎn)品線。
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，雖然沒有明說，但筆者猜測(cè)可能是G3系列。
ARM多媒體處理部門高級(jí)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(yīng)用是為實(shí)時(shí)視頻應(yīng)用提供最高效的4K直播流。它比上一代編解碼器節(jié)省50%的比特率。特別是到了今天，越來越多的實(shí)時(shí)視頻直播對(duì)碼流的要求越來越高。對(duì)VP9的支持，可以讓內(nèi)容產(chǎn)生著可以實(shí)時(shí)發(fā)布自己的內(nèi)容。
V61也可以多核可靈活搭配，還能從單核上1080P 60幀擴(kuò)展到多核4K 120幀。具體來說，針對(duì)無人機(jī)、IP 攝像頭，高端手機(jī)需要4K 60幀要求，要求4核；還有高端智能電視需要4K 60zhen ,無人機(jī)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(yīng)用需要不同的核心來做搭配。
ARM同時(shí)展示了一個(gè)V61的應(yīng)用。在劍橋大學(xué)的徐志摩紀(jì)念石碑上，只要掃描這塊石碑就會(huì)出現(xiàn)徐志摩的詩(shī)歌進(jìn)行場(chǎng)景疊加。
G51主要是相對(duì)于G71的，針對(duì)主流市場(chǎng)，提供更多對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)的支持。在計(jì)算能力上來看，G71有更強(qiáng)的性能。從像素處理來看，G51有更高的性能。
G51采用ARM全新的Bifrost架構(gòu)，該架構(gòu)包含了重新設(shè)計(jì)的雙倍吞吐量紋理單元，能夠滿足低功耗VR、日常游戲、AR和快速瀏覽等多種功能。ARM多媒體處理部門高級(jí)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這樣的游戲開發(fā)引擎商也支持了Vulkan的預(yù)覽產(chǎn)品。Vulkan能夠帶來更加震撼的游戲體驗(yàn)，同時(shí)也將成為越來越多的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(dá)60%，能效提高最高也可達(dá)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)，還能滿足更多高性能應(yīng)用的需求。這個(gè)產(chǎn)品是面向2018年的一些需求去設(shè)計(jì)的，這是第一款針對(duì)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?cè)谧钚碌腉51上做了增強(qiáng)。”
目前主流的VR設(shè)備大部分采用手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈，Dan Wilson在回答媒體提問的時(shí)候表示，如果VR設(shè)備的出貨量勾搭，應(yīng)該會(huì)有專門針對(duì)VR的SOC上線。“VR對(duì)GPU的需求最大的是像素處理上，幀率要到90幀以上。手機(jī)這一塊對(duì)分辨率的要求也在提升，現(xiàn)在看在VR領(lǐng)域還需要加速去做。” Dan Wilson表示，VR應(yīng)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)通過專用的硬件實(shí)現(xiàn)。另外，他還特別提到了elighten全局光照技術(shù)，在ARM的GPU中暫時(shí)不會(huì)融合該技術(shù)。
ARM此前收購(gòu)的Geomerics公司專為游戲和娛樂行業(yè)的客戶提供尖端的圖形技術(shù)。該公司的Enlighten光照解決方案是一項(xiàng)革命性的技術(shù)，它將實(shí)時(shí)的全局光照技術(shù)應(yīng)用于游戲開發(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(tái)上實(shí)時(shí)地進(jìn)行更新。Enlighten的快速全局光照計(jì)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(fù)修改光照設(shè)置并長(zhǎng)久等待的離線烘焙方式。他表示，VR的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于GPU的要求非常高，而elighten恰恰對(duì)GPU的需求不高，而對(duì)CPU的需求更高。
