Arm的指令集架構(ISA)：實現(xiàn)從云端到邊緣側(cè)的對等

在年初舉辦的 2024 年國際消費類電子產(chǎn)品展覽會 (CES)上，幾乎每家汽車軟件供應商都在展示云到邊緣的開發(fā)解決方案。而這一趨勢將持續(xù)貫穿整個 2024 年，為了加速汽車和物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 應用中芯片與軟件的開發(fā)和部署，在今年的 embedded world 2024 上，各大展商們也紛紛展示了各式各樣的解決方案。

在這一切的實現(xiàn)源自于 Arm 的指令集架構 (ISA) 對等，也稱為“環(huán)境對等”。ISA 對等是指在云端所使用的 ISA 與邊緣側(cè)（即實際設備端，例如在汽車行業(yè)中，則是泛指車輛中）使用的 ISA 完全或幾乎完全相同。

得益于 Arm Neoverse 在云市場的成功，以及全新 Arm 汽車增強 (AE) IP即將于汽車領域的應用，這意味著在基于 Armv9 架構的云端和邊緣側(cè)已經(jīng)實現(xiàn)了環(huán)境對等。如今，全球領先的云平臺，如亞馬遜云科技 (AWS)、Ampere、Google Cloud、Microsoft Azure 以及甲骨文等，正紛紛向汽車行業(yè)廣泛提供基于 Arm 架構的計算云實例。

賦能軟件開發(fā)者

對于軟件開發(fā)者而言，ISA 對等至關重要，舉個例子，在基于 Neoverse 的 AWS Graviton 上完成的任何開發(fā)工作，將與基于全新 Arm Cortex-A720AE 上構建的汽車應用和車輛實現(xiàn)幾乎完全相同的對等。軟件在云端完成構建和測試，經(jīng)過重新編譯后，完全相同的二進制文件可被直接部署到邊緣側(cè)的汽車中。二者的工具鏈完全相同，不存在會導致減慢開發(fā)流程的交叉編譯或不同的驅(qū)動程序集。

CPU 指令映射虛擬機管理程序的創(chuàng)新有助于實現(xiàn)這一目標，它可以評估 ISA，然后將其傳遞到底層 CPU。這比傳統(tǒng)的二進制轉(zhuǎn)換器快上 1000 倍。它還可以實現(xiàn)整合的電子電氣 (E/E) 架構，以滿足現(xiàn)代軟件定義汽車 (SDV) 的軟件復雜性和性能需求。

虛擬平臺的作用

要實現(xiàn) ISA 對等，新的虛擬平臺和這些平臺支持的虛擬原型必不可少。以西門子 EDA 的 PAVE360 ADAS 虛擬參考平臺為例，在汽車中基于 Cortex-A720AE 的虛擬原型的 ISA，與基于 Neoverse 的 AWS Graviton 這一云端的 ISA 完全相同，因此汽車應用程序便可以在云端完成開發(fā)，然后在邊緣無縫部署。此外，在 AWS Graviton 上運行的 Corellium 自有建模技術，可提供具有功能代表性的新 Arm AE IP 虛擬原型，同時可滿足高級人工智能 (AI) 工作負載和電子電氣架構整合所需的高性能要求。

在今年的 embedded world 上，Arm 展示了以基于全新 Arm AE IP 的虛擬平臺為基礎的汽車軟件解決方案堆棧，包括自動駕駛、先進駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和車載信息娛樂系統(tǒng) (IVI) 等方面的解決方案。

全新的軟件開發(fā)方法

ISA 對等還意味著開發(fā)者更易使用新的軟件開發(fā)方法和架構方式，比如協(xié)作式 CI/CD 流程?；诖耍_發(fā)者能夠更快、規(guī)?；貙崿F(xiàn)軟件的構建、集成、測試、發(fā)布和部署。

然而，這也需要汽車行業(yè)做出巨大的改變，在過去很長一段時間里，整個行業(yè)一直采用“瀑布式”開發(fā)方法進行軟件的構建和生產(chǎn)。但這些傳統(tǒng)方法在現(xiàn)代軟件開發(fā)環(huán)境中會造成阻礙，因此，現(xiàn)代的開發(fā)環(huán)境需要一種迭代性更強、更敏捷的方法來將開發(fā)流程細分成更小、更容易管理的增量。借助這種全新的開發(fā)方式，開發(fā)者能夠更早的獲得多次反饋，從而確保最終產(chǎn)品能夠滿足用戶的需求。

在整個汽車市場中，軟件開發(fā)并沒有“通用”方法，因此就需要軟件開發(fā)者確定適合自己的最佳開發(fā)實踐。通過 SOAFEE 實現(xiàn)的云原生架構愿景是可參考的方式之一。它提供了基于標準的框架，可通過 ISA 對等在云端和汽車中實現(xiàn)混合關鍵性的工作負載。該方法被稱為“容器化應用部署”，通過在云端構建的容器對汽車應用的軟件進行測試和開發(fā)。

ISA 對等帶來更多價值

ISA 對等的一大價值在于加快開發(fā)速度，這將為汽車行業(yè)節(jié)省大量時間和成本。新的開發(fā)流程和方式使開發(fā)者能夠?qū)⒏嗟臅r間和精力用來測試和完善他們的解決方案，使軟件解決方案發(fā)揮出更大的價值。這對汽車行業(yè)來說是雙贏的結果，可以更快地開發(fā)和部署更高性能的軟件解決方案。

Arm 是全球范圍內(nèi)唯一能在云端與邊緣側(cè)之間實現(xiàn)必要 ISA 對等的公司。Arm CPU 設計已廣泛搭載于汽車應用程序中，并在云端取得了巨大的成功。基于 Neoverse 的云實例和面向汽車推出的全新 Arm AE IP 實現(xiàn)了幾乎百分之百的 ISA 對等，能夠進一步加快汽車開發(fā)速度。很多來自 Arm 汽車生態(tài)系統(tǒng)中領先的合作伙伴們已經(jīng)開始基于這一優(yōu)勢，著手開發(fā)軟件解決方案，用于面向現(xiàn)在和未來 SDV 的各種應用程序。

審核編輯：劉清