隨著我們看到越來越多的嵌入式技術(shù)集成到我們的日常生活中，功能安全在計(jì)算領(lǐng)域變得越來越重要。ARM的汽車增強(qiáng)（Automotive Enhanced ：AE）IP系列產(chǎn)品已于2018年隨著Cortex-A76AE的發(fā)布而推出。

幾年過去了，現(xiàn)在是使用一套新的AE IP的時(shí)候了，Arm近日也推出了新的Cortex-A78AE，新產(chǎn)品帶來了更高性能的CPU內(nèi)核，并且還首次采用了AE級(jí)GPU Mali-G78AE和ISP Mali-C71AE。Arm表示，通過這一舉動(dòng)，它不僅在汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了多元化，而且將范圍擴(kuò)大到工業(yè)和其他系統(tǒng)。

Hercules-AE是Cortex-A78AE

在CPU方面，新的IP并不是完全新的，因?yàn)槲覀內(nèi)ツ暝贜vidia宣布的“ Orin”汽車SoC時(shí)就首次聽說過新的Hercules-AE設(shè)計(jì)。

顧名思義，新的Cortex-A78AE基于Cortex-A78微體系結(jié)構(gòu)，與上一代Corex-A76AE相比，這意味著IPC提升了30％，性能更高。

關(guān)于IP的功能安全性，今年的新功能是引入了一種新的運(yùn)行“混合模式”，該模式代表了一種如何實(shí)現(xiàn)ASIL-B遵從性的新體系結(jié)構(gòu)，但與現(xiàn)有的Split相比，對(duì)性能的影響較小模式操作模式。

當(dāng)前，通過在“拆分模式”（Split Mode）或“鎖定模式”（Locked Mode）下運(yùn)行，可以在AE CPU上實(shí)現(xiàn)功能安全。鎖定模式非常簡(jiǎn)單，包括以鎖步方式運(yùn)行成對(duì)的內(nèi)核，并帶有額外的邏輯來控制這些內(nèi)核之間的計(jì)算結(jié)果始終保持一致。這將您的吞吐量減少了一半，因?yàn)槟冀K可以重復(fù)完成的工作。

保持ASIL-B功能安全的拆分模式仍然需要定期檢查內(nèi)核以確保其正常工作，這使它們暫時(shí)不可用。問題在于DSU級(jí)別（動(dòng)態(tài)共享單元– L3緩存），要對(duì)其進(jìn)行檢查將使整個(gè)CPU群集不可用，并且對(duì)系統(tǒng)的性能影響更大。

新的混合模式在DSU上增加了額外的邏輯，以使其能夠進(jìn)行故障檢測(cè)，從而確保了連續(xù)的操作和計(jì)算吞吐量。要注意的是，DSU的這種冗余意味著附加的控制邏輯，但實(shí)際上并不包括復(fù)制L3 SRAM，這將招致較大的面積損失。

因此，新的混合模式將代表ASIL-B工作負(fù)載的更高性能的設(shè)計(jì)配置，而DSU的監(jiān)聽面積成本相對(duì)較小。如果供應(yīng)商選擇實(shí)施混合模式或保留較簡(jiǎn)單的拆分模式配置，則在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到額外的區(qū)域要求。鎖定模式下的ASIL-D操作自然仍然需要額外的區(qū)域投資。

如前所述，Cortex-A78AE早已獲得許可，Nvidia的新的具有12個(gè)內(nèi)核的Orin SoC是第一個(gè)采用新內(nèi)核的公開設(shè)計(jì)。

Mali-G78AE-最終引入虛擬化

除Cortex-A78AE之外，Arm還首次宣布以新型Mali-G78AE的形式發(fā)布具有功能安全功能的GPU?；谝苿?dòng)Mali-G78 GPU內(nèi)核，我們應(yīng)該期望IP從1核擴(kuò)展到24核，且具有相似的性能和能效指標(biāo)。

新IP的重要添加是包括了全面的硬件虛擬化，這是迄今為止公司GPU IP所缺乏的一項(xiàng)關(guān)鍵功能。

硬件虛擬化對(duì)于能夠?qū)踩P(guān)鍵軟件與其他非關(guān)鍵工作負(fù)載分離，確保如果發(fā)生任何錯(cuò)誤（例如某些奇怪的工作負(fù)載使GPU驅(qū)動(dòng)程序崩潰）而言至關(guān)重要，安全關(guān)鍵組件可以繼續(xù)運(yùn)行而不會(huì)問題。

三星的Exynos Auto V9是這種SoC設(shè)計(jì)的一個(gè)示例，以前它必須部署3個(gè)GPU群集（MP12 + MP3 + MP3），以確保獨(dú)立的工作負(fù)載運(yùn)行不會(huì)影響關(guān)鍵系統(tǒng)。

通過硬件虛擬化，Mali-G78AE的新設(shè)計(jì)將不需要多個(gè)GPU集群，而是能夠使用單個(gè)GPU，從而在并發(fā)的多個(gè)工作負(fù)載之間靈活地劃分內(nèi)部GPU執(zhí)行資源。IP支持四個(gè)這樣的分區(qū)。除了硬件分區(qū)之外，軟件虛擬化還允許對(duì)同一分區(qū)內(nèi)的工作負(fù)載進(jìn)行時(shí)分操作。

新IP支持ASIL-B標(biāo)準(zhǔn)的功能安全性-這都是設(shè)計(jì)限制，但是Arm也說這是當(dāng)前客戶的要求。如果在設(shè)計(jì)中放置兩個(gè)相同的GPU并比較輸出，則有可能在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)更高的ASIL-D能力。

除了宣布新的CPU和GPU IP之外，我們還看到該公司現(xiàn)有的Mali-C71 ISP IP用新的C71AE進(jìn)行了擴(kuò)展，該C71AE增加了對(duì)ASIL-B和SIL2完整性檢查的支持。

今天發(fā)布的公告的一部分還包括Arm對(duì)參考自主平臺(tái)的支持：

除了這些令人驚嘆的新硬件技術(shù)之外，我們還致力于為系統(tǒng)的開發(fā)人員提供支持。對(duì)于軟件開發(fā)人員，我們正在使自治應(yīng)用程序中熟悉的云原生技術(shù)能夠簡(jiǎn)化開發(fā)，而Arm開發(fā)解決方案可加快軟件開發(fā)和驗(yàn)證速度，同時(shí)縮短部署路徑。對(duì)于自主芯片的開發(fā)人員，我們的物理IP，培訓(xùn)和設(shè)計(jì)審查有助于降低風(fēng)險(xiǎn)。
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