汽車中采用的技術(shù)和軟件數(shù)量的顯著增長(zhǎng)推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展迎來(lái)新的拐點(diǎn)，由此發(fā)展為所謂的軟件定義汽車 (SDV)。

在軟件數(shù)量的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)、人工智能 (AI) 的不斷發(fā)展，以及新一代 SDV 的代碼數(shù)量預(yù)計(jì)將多達(dá)十億行的基礎(chǔ)上，汽車行業(yè)還面臨著電氣化發(fā)展、自動(dòng)化水平的提高，以及新型的車載數(shù)字體驗(yàn)等方面的更多復(fù)雜性挑戰(zhàn)。這一切需要汽車制造商對(duì)電氣電子 (E/E) 架構(gòu)進(jìn)行再構(gòu)思，致使整合的水平將不斷提升，以至于牽動(dòng)對(duì)性能、功能安全及可靠性更高的要求。在計(jì)算需求更加復(fù)雜的背景下，供應(yīng)鏈面臨著挑戰(zhàn)，汽車行業(yè)希望通過(guò)簡(jiǎn)化汽車芯片和軟件的開(kāi)發(fā)與部署，加快上市進(jìn)程。

面對(duì)多重挑戰(zhàn)，市場(chǎng)迫切需要一套能夠在開(kāi)發(fā)伊始就可提供全新硬件和相應(yīng)軟件支持的新方法。通過(guò)擴(kuò)展 Arm 汽車增強(qiáng) (AE) IP 產(chǎn)品組合，Arm 為汽車合作伙伴帶來(lái)了新一代的前沿技術(shù)。然而，為了助力合作伙伴進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)芯片和軟件開(kāi)發(fā)與部署，我們還需要一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的加持，即本次推出的基于前沿技術(shù)的全新虛擬原型平臺(tái)。

為什么需要虛擬原型平臺(tái)？

借助虛擬原型平臺(tái)，我們的汽車合作伙伴無(wú)需等待物理芯片，就能通過(guò)虛擬原型的方式對(duì) IP 進(jìn)行評(píng)估。它重塑了合作伙伴的設(shè)計(jì)流程，加快了 SDV 芯片和軟件的開(kāi)發(fā)和部署，縮短了上市進(jìn)程。這一變化至關(guān)重要，因?yàn)闉榱烁宪浖笖?shù)級(jí)的增長(zhǎng)速度，提早啟動(dòng)開(kāi)發(fā)流程就顯得尤為關(guān)鍵。我們預(yù)測(cè)，全新的虛擬原型平臺(tái)、全棧軟件解決方案以及新一代的 Arm AE IP 的推出，可為行業(yè)節(jié)省大量時(shí)間和成本，并可縮短多達(dá)兩年的開(kāi)發(fā)周期。

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虛擬平臺(tái)的三個(gè)關(guān)鍵用例

專為先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、車載信息娛樂(lè)系統(tǒng) (IVI) 和智能座艙等 AI 驅(qū)動(dòng)的特定汽車功能而構(gòu)建的全新虛擬原型平臺(tái)，主要鎖定 SoC 設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)流程的三個(gè)關(guān)鍵用例：

SoC 架構(gòu)的探索。通過(guò)虛擬原型平臺(tái)，我們的汽車合作伙伴可以在開(kāi)發(fā)芯片時(shí)更細(xì)致地了解所選擇的 SoC 架構(gòu)。

用于基礎(chǔ)軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)和集成的固件、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS) 和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，其中包括操作系統(tǒng)移植以及驅(qū)動(dòng)程序和中間件開(kāi)發(fā)。

功能/應(yīng)用開(kāi)發(fā)和單元測(cè)試，為軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證提供支持。

Arm 攜手合作伙伴推出虛擬原型平臺(tái)

雖然多數(shù)搭載全新 Arm AE IP 的芯片的物理開(kāi)發(fā)板將于 2025 與 2026 年之間交付，但虛擬原型平臺(tái)的推出，使我們的汽車合作伙伴能夠在第一時(shí)間進(jìn)行虛擬原型的工作。這意味著在獲得物理芯片前，他們就可以著手評(píng)估設(shè)計(jì)選擇。

我們通過(guò) Arm Fast Model（快速模型）創(chuàng)建 Arm AE IP 模型，將這些模型技術(shù)授權(quán)給我們的 EDA 合作伙伴，再由他們將構(gòu)建的工具授權(quán)給汽車合作伙伴。這項(xiàng)工作主要側(cè)重于基礎(chǔ)軟件平臺(tái)的開(kāi)發(fā)和集成。

Arm 的 EDA 和云服務(wù)設(shè)計(jì)合作伙伴也針對(duì)上述三個(gè)用例發(fā)布各自的虛擬原型平臺(tái)。憑借適用于 SDV 的 PAVE360 軟件，西門子 EDA 將云上的加速“硅前開(kāi)發(fā)”增添至其硬件輔助驗(yàn)證產(chǎn)品組合中。

該解決方案是首個(gè)支持全新 Arm Cortex-A720AE CPU 的加速仿真環(huán)境。在 AWS Graviton 處理器上運(yùn)行的 Corellium 自有建模技術(shù)，可提供具有功能代表性的 IP 虛擬原型，同時(shí)滿足高級(jí) AI 工作負(fù)載和電子/電氣架構(gòu)整合所需的高性能。上述兩個(gè)虛擬原型平臺(tái)均提供基于云端的 Arm IP 加速模型，以實(shí)現(xiàn)高效的軟件開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證體驗(yàn)?？请娮?(Cadence) 也正與 Arm 開(kāi)展合作，基于其 Helium Virtual 和 Hybrid Studio開(kāi)發(fā)一款參考設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，加速面向 ADAS 應(yīng)用的芯粒開(kāi)發(fā)。今年，Arm 的合作伙伴將陸續(xù)發(fā)布更多的虛擬原型平臺(tái)。

實(shí)現(xiàn)指令集架構(gòu)對(duì)等

虛擬原型平臺(tái)旨在幫助實(shí)現(xiàn)云端和邊緣側(cè)用例之間的指令集架構(gòu) (ISA) 對(duì)等，也稱為“環(huán)境對(duì)等”，即在云端和邊緣側(cè)（汽車中）使用完全相同或幾乎相同的指令集架構(gòu)。Arm Neoverse 平臺(tái)在云市場(chǎng)的成功，加上 Arm AE IP 在汽車領(lǐng)域的普及，意味著基于 Armv9-A 架構(gòu)的 ISA 實(shí)現(xiàn)了云端和邊緣側(cè)的環(huán)境對(duì)等。

以 PAVE360 平臺(tái)為例，相同的 ISA 分別通過(guò)基于 Cortex-A720AE 的虛擬原型平臺(tái)存在于汽車中，且借助基于 Arm Neoverse 的 AWS Graviton 實(shí)現(xiàn)于云上。這意味著汽車應(yīng)用可以在云端開(kāi)發(fā)后，無(wú)縫地部署到邊緣側(cè)，實(shí)現(xiàn)更高效、更快的汽車軟件開(kāi)發(fā)體驗(yàn)。此外，只要接口的行為相同，云端和邊緣側(cè)就可以使用相同的二進(jìn)制文件。雖然這取決于虛擬原型和汽車之間的差異，但仍意味著在汽車開(kāi)發(fā)的過(guò)程中無(wú)需重新編譯二進(jìn)制文件或進(jìn)行重復(fù)驗(yàn)證的工作。

這加快了整體質(zhì)量控制和功能安全認(rèn)證。西門子 EDA 已與 Arm 及 AWS 展開(kāi)密切合作，將 PAVE360 平臺(tái)上云，確保 Arm AE IP 的虛擬原型平臺(tái)的順暢評(píng)估。

云邊部署

由 ISA 對(duì)等和虛擬原型平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的全新云邊開(kāi)發(fā)方法，旨在改變傳統(tǒng)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)思維。而這種改變勢(shì)在必行，因?yàn)楫?dāng)前的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)方法顯然無(wú)法跟上軟件復(fù)雜性的增長(zhǎng)速度，特別是考慮到軟件復(fù)雜性和生產(chǎn)力水平之間的差距不斷擴(kuò)大。麥肯錫的一項(xiàng)研究[1]指出，根據(jù)對(duì) 200 多個(gè)汽車項(xiàng)目的分析，雖然軟件復(fù)雜性增加了 5.5 倍時(shí)，生產(chǎn)力僅增加了約 1.2 倍。

云邊開(kāi)發(fā)的方法意味著軟件可以在云端開(kāi)發(fā)，并集成到 CI/CD 工作流中，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)性的構(gòu)建、測(cè)試和驗(yàn)證。還能帶來(lái)更多優(yōu)勢(shì)，例如：同時(shí)運(yùn)行多個(gè)高性能工作負(fù)載，簡(jiǎn)化汽車開(kāi)發(fā)流程，提高軟件生產(chǎn)力，以及改進(jìn)現(xiàn)代汽車安全型架構(gòu)中常見(jiàn)的跨異構(gòu)計(jì)算域的多線程工作負(fù)載。

助力實(shí)現(xiàn) SDV

虛擬原型平臺(tái)的開(kāi)發(fā)是 Arm 實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車愿景的四大支柱（行業(yè)合作、標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)代方法論和汽車仿真）中的重要組成。得益于 SOAFEE 項(xiàng)目和采用基于標(biāo)準(zhǔn)的方法，我們的軟件生態(tài)伙伴能在虛擬原型平臺(tái)推出的伊始就提供全棧軟件解決方案。SOAFEE 項(xiàng)目吸引了來(lái)自汽車行業(yè)和軟件社區(qū)中領(lǐng)先企業(yè)的加入，并在實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦、開(kāi)發(fā)新的軟件方法以支持如混合關(guān)鍵編排等各種功能發(fā)揮關(guān)鍵作用。同時(shí)，通過(guò)如 SystemReady 和 PSA Certified 等支持針對(duì)工作負(fù)載可移植性的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，Arm 將繼續(xù)推動(dòng)整個(gè)汽車行業(yè)實(shí)施可靠的標(biāo)準(zhǔn)。這一切都為了全面支持 Arm 的汽車和軟件生態(tài)系統(tǒng)，助力其開(kāi)發(fā)和部署 SDV 中的計(jì)算解決方案。

汽車“左移” 策略

全新虛擬原型平臺(tái)的推出旨在大幅度縮短上市進(jìn)程，并解決行業(yè)計(jì)算和供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)。因此，它在汽車開(kāi)發(fā)與部署中實(shí)施更廣泛的“左移”策略上發(fā)揮了重要作用。我們與 EDA 以及云服務(wù)設(shè)計(jì)合作伙伴協(xié)作，共同帶來(lái)虛擬原型平臺(tái)，以加速開(kāi)發(fā)和部署進(jìn)程，并實(shí)現(xiàn)從云到邊的順暢汽車開(kāi)發(fā)流程。

我們的終極目標(biāo)是提供汽車技術(shù)平臺(tái)，帶來(lái)出色的性能、效率和規(guī)模，并在汽車的整個(gè)生命周期中實(shí)現(xiàn)更快的軟件開(kāi)發(fā)和持續(xù)更新。我們期待廣大的汽車合作伙伴能夠立刻體驗(yàn)并深入探索全新的虛擬原型平臺(tái)，感受這些技術(shù)為軟件與 SoC 開(kāi)發(fā)者，乃至整個(gè)汽車生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。這勢(shì)必將加速軟件定義汽車的發(fā)展步伐，帶來(lái)更加沉浸、流暢的無(wú)縫駕駛體驗(yàn)。

審核編輯：劉清