ARM發(fā)布Cortex-A76AE自動(dòng)駕駛芯片架構(gòu)

汽車領(lǐng)域正在發(fā)生翻天覆地的變化。相比以前，現(xiàn)在汽車使用的電子設(shè)備越來越多，無論是普通的電子元件，還是特殊用途的處理器。放眼四望，幾乎所有主流汽車制造商都在研發(fā)自動(dòng)駕駛汽車，預(yù)示著未來的汽車將需要更復(fù)雜的SoC。

可以預(yù)見，未來幾年自動(dòng)駕駛汽車的零部件需求將迎來爆發(fā)期。因此，不斷有公司聲稱要推出專為此類車輛設(shè)計(jì)的解決方案也就不足為奇。9月26日，全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)(IP)提供商Arm推出了“安全就緒”(Safety Ready)計(jì)劃，旨在為自動(dòng)駕駛汽車提供解決方案。此外，Arm還推出了代號為Cortex-A76AE的產(chǎn)品，為第一款專為自動(dòng)駕駛汽車打造的處理器。

“安全就緒”計(jì)劃

其實(shí)，Arm進(jìn)入汽車領(lǐng)域由來已久。自1996年，Arm生產(chǎn)的通用型、實(shí)時(shí)型處理器就開始被各大車輛制造商使用?，F(xiàn)在，Arm的IP已廣泛應(yīng)用于ADAS系統(tǒng)(如防撞、巡航控制等)、連接、信息娛樂、動(dòng)力總成控制和汽車其他組件。

Arm“安全就緒”計(jì)劃是一項(xiàng)為期多年的計(jì)劃，該計(jì)劃旨在為自動(dòng)駕駛汽車開發(fā)汽車增強(qiáng)型(AE)定制和半定制解決方案。目前，Arm在為L3級自動(dòng)駕駛提供解決方案，到2020年前后，將會(huì)為L4級和L5級自動(dòng)駕駛提供相關(guān)產(chǎn)品。

Arm“安全就緒”計(jì)劃涵蓋了公司現(xiàn)有的安全產(chǎn)品以及全新產(chǎn)品或未來產(chǎn)品，包括一站式軟件、工具、組件、認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)。這些產(chǎn)品的開發(fā)采用了嚴(yán)格的功能安全流程，支持ISO 26262和IEC 61508的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

目前，Arm僅談及用于自動(dòng)駕駛汽車的Cortex-A76AE處理器，但在此龐大的計(jì)劃里面還包括基于Helios和Hercules微架構(gòu)的汽車增強(qiáng)型處理器，并計(jì)劃在2020年左右提供Cortex-R處理器的AE版本。雖然Arm正準(zhǔn)備讓其未來的IP更具AE風(fēng)格，但當(dāng)前仍會(huì)向汽車領(lǐng)域的SoC開發(fā)人員繼續(xù)供應(yīng)現(xiàn)有內(nèi)核，例如Cortex-A72、Cortex-R5、Cortex-R52、Cortex A53、Cortex-M4、Cortex-M7、Cortex-M44等。

“安全就緒”計(jì)劃的實(shí)施將使汽車制造商獲得IP，并且使自動(dòng)駕駛系統(tǒng)更節(jié)能、更廉價(jià)，從而降低整車制造成本。

Arm的Cortex-A76AE：AE家族的第一個(gè)成員

作為Arm首款集成功能安全的自動(dòng)駕駛級處理器Cortex-A76AE，該處理器有多達(dá)16個(gè)Cortex-A76內(nèi)核，該內(nèi)核具備Arm v8.2微體系結(jié)構(gòu)的所有功能特性，包括可靠性、可用性和可維護(hù)性，并采用了分核-鎖步(Split-Lock)模式來確保可靠性。

實(shí)際上，基于Cortex-A76AE的SoC可擴(kuò)展至最多64核。除了含有通用計(jì)算核外，Arm的自主計(jì)算復(fù)合體還集成了Mali-G76 GPU、ARM的ML處理器和其他必要的IP。此外，所有復(fù)合體支持Arm的內(nèi)存虛擬化和保護(hù)技術(shù)，可以完美實(shí)現(xiàn)ML和NN加速器的運(yùn)行。

根據(jù)Arm的官方表述，采用臺(tái)積電7nm工藝技術(shù)制造的30瓦16核Cortex-A76AE SoC具有超過250 KDMIPS的計(jì)算性能，足以滿足當(dāng)今應(yīng)用需求。如果用戶想要更高的性能，可以構(gòu)建更多內(nèi)核，甚至多個(gè)SoC。

對于自動(dòng)駕駛車輛而言，性能指標(biāo)非常重要，現(xiàn)在L3級自動(dòng)駕駛汽車一般可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序。，ArmL5級自動(dòng)駕駛汽車的軟件將包含10億行代碼，相比之下，用于波音787夢想飛機(jī)的軟件才包含1400萬行代碼。

Arm的Split-Lock：硬件中的冗余計(jì)算

Cortex-A76AE采用了關(guān)鍵技術(shù)分核-鎖步(Split-Lock)，該技術(shù)能讓SoC開發(fā)人員采用兩種模式使用內(nèi)核：在分核模式下，群集中的兩個(gè)(或四個(gè))獨(dú)立CPU可用于各種任務(wù)和應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)更高性能;在鎖步模式下，CPU將處于鎖步狀態(tài)，在群集中創(chuàng)建一對(或兩對)鎖步CPU運(yùn)行相同的代碼，若監(jiān)控到異常，會(huì)向系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)并讓故障恢復(fù)機(jī)制接管(或至少會(huì)通知驅(qū)動(dòng)程序)，以實(shí)現(xiàn)更高汽車安全。

Arm鎖步模式在某種程度上類似于惠普的NonStop容錯(cuò)系統(tǒng)，但關(guān)鍵區(qū)別在于Arm的解決方案完全依賴于硬件，因此可以兼容任何軟件，像AutoWare、Deepscale、Linaro、Linux、QNX等軟件都能獲得支持。

為滿足汽車安全最高等級ASIL-D應(yīng)用，Arm采用了鎖步群集，對安全至關(guān)重要。相比之下，分核群集適用于信息娛樂等ASIL-B應(yīng)用。鑒于Arm在硬件方面的靈活性，任何汽車制造商都可以使用分核-鎖步模式來運(yùn)行幾乎所有軟件，同時(shí)確保高性能和零差錯(cuò)。