雷鋒網(wǎng)消息，近日，在一年一度的 ARM Techcon 2019 大會(huì)上，ARM 宣布推出一項(xiàng)全新的功能 Arm Custom instructions，該功能允許客戶(hù)在特定的 CPU 內(nèi)核中加入自定義指令功能，從而來(lái)加速特定的用例、嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。
ARM 擁抱自定義指令集
據(jù)了解，Arm Custom Instructions 功能適用于 Cortex-M33 內(nèi)核及以后的 Cortex-M CPU 系列。從 2020 上半年起，所有使用上述 CPU 內(nèi)核的 Arm 客戶(hù)都可以免費(fèi)使用自定義指令功能；也就是說(shuō)，Arm 不會(huì)對(duì)新的或既有授權(quán)廠商收取額外費(fèi)用，同時(shí)讓系統(tǒng)單芯片（SoC）設(shè)計(jì)人員在沒(méi)有軟件碎裂風(fēng)險(xiǎn)下，得以針對(duì)特定嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用加入自己的指令。
另外，通過(guò)對(duì) CPU 進(jìn)行修改來(lái)啟用 Arm 自定義指令，為處理器保留編碼空間，以便設(shè)計(jì)人員可以輕松添加自定義數(shù)據(jù)路徑擴(kuò)展，同時(shí)保持現(xiàn)有軟件生態(tài)系統(tǒng)的完整性。此功能與現(xiàn)有的協(xié)處理器接口一起使 Cortex-M33 CPU 可以使用針對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）和人工智能（AI）等邊緣計(jì)算進(jìn)行了優(yōu)化和各種類(lèi)型的加速器進(jìn)行擴(kuò)展。
Cortex-M 是是 ARM 公司多種系列產(chǎn)品中的其中一個(gè)，該處理器系列是一系列可向上兼容的高能效、易于使用的處理器，這些處理器旨在幫助開(kāi)發(fā)人員滿足將來(lái)的嵌入式應(yīng)用的需要，比如說(shuō)以更低的成本提供更多功能、不斷增加連接、改善代碼重用和提高能效。雷鋒網(wǎng)(公眾號(hào)：雷鋒網(wǎng))了解到，Arm Cortex-M 系列針對(duì)成本和功耗敏感的 MCU 和終端應(yīng)用（如智能測(cè)量、人機(jī)接口設(shè)備、汽車(chē)和工業(yè)控制系統(tǒng)、大型家用電器、消費(fèi)性產(chǎn)品和醫(yī)療器械）的混合信號(hào)設(shè)備進(jìn)行過(guò)優(yōu)化，也可以與智能手機(jī)和 PC 的應(yīng)用程序中的 Cortex-A 性能內(nèi)核配合使用。
不過(guò)，Arm Cortex-M 處理器的內(nèi)核主要還是應(yīng)用在低功耗嵌入式處理器（比如說(shuō) IoT 終端設(shè)備所用的處理器）中，已許可給 40 個(gè)以上的 ARM 合作伙伴，包括恩智浦、意法半導(dǎo)體、德儀和東芝等供應(yīng)商，每年的出貨量可達(dá)數(shù)億級(jí)別。
在發(fā)布會(huì)上，Arm 宣布已經(jīng)與不少合作伙伴進(jìn)行合作來(lái)支持自定義指令集，這些合作伙伴包括 IAR-Systems、恩智浦、芯科科技、ST 意法半導(dǎo)體等。
對(duì)于 Arm 的這一動(dòng)作，Arm CEO Simon Segars 表示：
這將使你們所有人都能更快地行動(dòng)起來(lái)。添加此功能后，我們對(duì)如何支持工具流程進(jìn)行了很多思考。Arm 于 7 月宣布了其靈活設(shè)計(jì)計(jì)劃，過(guò)去兩年中簽署的 Arm 處理器許可中有 75％ 現(xiàn)在包括了該計(jì)劃，開(kāi)發(fā)人員可以在此調(diào)整設(shè)計(jì)，而不必不斷返回 Arm 進(jìn)行審批……隨著我們邁向第五波計(jì)算浪潮，我期待更多的創(chuàng)造力。定制說(shuō)明更進(jìn)一步。Arm 設(shè)計(jì)了一種方法，可以支持智能集成和快速開(kāi)發(fā)完全集成的自定義 CPU 指令，而不會(huì)產(chǎn)生軟件碎片。
另外，ARM 方面表示，新增的 Arm Custom Instructions 功能，結(jié)合此前 Arm 推出的 Arm Flexible Access 計(jì)劃，都是為了致力于增強(qiáng)芯片合作伙伴的靈活性和差異化，以支持機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、自駕車(chē)、5G 與物聯(lián)網(wǎng)等全新邊緣運(yùn)算的機(jī)會(huì)——為此，Arm Custom Instructions 在未來(lái)的 Arm Cortex-M CPU 上將變成標(biāo)準(zhǔn)功能，使這款 CPU 成為 Arm 歷來(lái)最成功的 CPU 之一。
Arm 顯然感受到了壓力
在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，Arm 顯然是絕對(duì)的主流；就在這次大會(huì)上，Arm CEO Simon Segars 也表示，成立近 30 年來(lái)，在 1000 多個(gè)合作伙伴的推動(dòng)下，Arm 核心的出貨量已經(jīng)超過(guò) 1500 億。
但顯然，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的結(jié)束和 IoT 時(shí)代的到來(lái)，Arm 已經(jīng)感受到了來(lái)自 RISC-V 的壓力。
RISC-V 是一個(gè)精簡(jiǎn)指令集架構(gòu)（ISA），源自加州大學(xué)伯克利分校 2010 年的一個(gè)新項(xiàng)目，其架構(gòu)簡(jiǎn)單、完全開(kāi)源，且可通過(guò)擴(kuò)展指令做定制化。推出幾年后受到了全球范圍內(nèi)巨頭們的支持，英偉達(dá)、西部數(shù)據(jù)、谷歌、高通、微軟、華為、阿里巴巴等都加入了 RISC-V 基金會(huì)。并且，在印度政府的大力資助下，RISC-V 還成為了印度的國(guó)家指令集——當(dāng)然在中國(guó)市場(chǎng) RISC-V 也頗受關(guān)注。
實(shí)際上，RISC-V 作為新的開(kāi)源指令集架構(gòu)已經(jīng)引發(fā)了全球的關(guān)注，而去年 Arm 建立網(wǎng)站對(duì) RISC-V 攻擊的行為表明了 Arm 對(duì)于這個(gè)新架構(gòu)的擔(dān)心，Arm 還對(duì) RISC-V 質(zhì)疑稱(chēng)可擴(kuò)展指令集會(huì)帶來(lái)碎片化的問(wèn)題。
但顯然，RISC-V 的優(yōu)勢(shì)也讓 Arm 忌憚不已。雷鋒網(wǎng)在采訪非營(yíng)利性組織 RISC-V 基金會(huì)中國(guó)顧問(wèn)委員會(huì)主席方之熙之后認(rèn)為，讓 Arm 真正感到焦慮的，是 RISC-V 的靈活性，這種靈活性能夠更好地滿足未來(lái)市場(chǎng)的需求；基于 RISC-V 的靈活性，它能夠在 IoT、專(zhuān)用芯片、數(shù)據(jù)中心、邊緣計(jì)算市場(chǎng)發(fā)揮出性能、功耗、安全性的優(yōu)勢(shì)。
在雷鋒網(wǎng)看來(lái)，Arm 加入自定義指令集的本質(zhì)，正是為了增強(qiáng)自身內(nèi)核架構(gòu)的靈活性，從而在 IoT 時(shí)代與和 RISC-V 正面競(jìng)爭(zhēng)。
當(dāng)然，RISC-V 的發(fā)展確實(shí)存在一些問(wèn)題，比如碎片化風(fēng)險(xiǎn)，生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)還處于早期階段，同時(shí)，想要設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜的 RISC-V 芯片仍然需要工具鏈的支持。反過(guò)來(lái)看，RISC-V 的劣勢(shì)其實(shí)也正是 Arm 目前的優(yōu)勢(shì)所在——在發(fā)布會(huì)上，Arm 強(qiáng)調(diào)稱(chēng)，Arm Custom Instructions 為集成客戶(hù)工作負(fù)載加速提供了最低成本（和風(fēng)險(xiǎn)）的途徑，因?yàn)樗粫?huì)對(duì)影響到現(xiàn)有的 CPU 特性，并且仍然允許客戶(hù)使用他們已經(jīng)熟悉的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)工具。
對(duì)于 Arm 作出的改變，它的客戶(hù)已經(jīng)表達(dá)了正面回應(yīng)；比如說(shuō)，恩智浦高級(jí)副總裁兼 MICR 產(chǎn)品事業(yè)部總經(jīng)理 Geoff Lees 就表示：
Arm 的新自定義指令功能，使像恩智浦這樣的芯片供應(yīng)商能夠?yàn)槠淇蛻?hù)提供針對(duì)特定應(yīng)用的全新指令優(yōu)化，以提高性能，功耗和靜態(tài)代碼大小，以適應(yīng)新興的嵌入式應(yīng)用程序……此外，所有這些改進(jìn)都在廣泛的 Cortex－M 生態(tài)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，因此客戶(hù)的現(xiàn)有軟件投資得以最大化。
雷鋒網(wǎng)總結(jié)
其實(shí)，除了宣布在 CPU 內(nèi)核中加入自定義指令，ARM 還在 TechCon 2019 大會(huì)上宣布更改其免費(fèi)開(kāi)源物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) Mbed OS 的合作伙伴治理模型，與諸多合作伙伴成立自動(dòng)駕駛汽車(chē)計(jì)算聯(lián)盟，還宣布與 Unity Technologies 合作來(lái)支持各種 3D 內(nèi)容創(chuàng)作——但總體來(lái)看，Arm 對(duì)自定義指令集的擁抱，成為本次大會(huì)的最大看點(diǎn)。
而從整個(gè)行業(yè)來(lái)看，Arm 對(duì)自定義指令集的擁抱，將增加 AI + IoT 時(shí)代芯片架構(gòu)發(fā)展的不確定性和變數(shù)——但對(duì)客戶(hù)來(lái)說(shuō)，更激烈的競(jìng)爭(zhēng)未必不是一件好事。
雷鋒網(wǎng)注：本文圖片來(lái)自于 anandtech。
