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Arm下一代指令架构“Armv9”已经问世
作者:admin    发布于:2019-05-14 15:36   

  指令集架构(ISA:指令集架构)“ Armv9”开始推出。该公司正在逐步扩展当前的ISA“ Armv8”,而扩展的高潮最终将成为Armv9的搭建桥梁。至于Armv9,一位CPU行业人士表示,安全性增强是最重要的关键。Arm在Armv8.3之后的阶段扩展中专注于安全性,并被视为迈向Armv9的一步。

  Arm的指令集架构的发展对于当前的IT行业至关重要。这是因为高性能CPU的指令集体系结构几乎被x86 / x64和Arm两个系统所垄断。对于移动和嵌入式应用程序,Arm是最大的力量。即使不使用Arm本身的CPU内核IP,Apple的A系列SoC的CPU内核和Qualcomm的Snapdragon SoC的Kryo内核也符合Arm的指令集。Arm的指令集体系结构更改会影响许多计算设备。

  该公司在2011年使用Armv8将CPU ISA 64位化,同时极大地改变了架构 使用AArch64(一种智能且有条理的64位体系结构),并对ISA进行了重新分区,然后重新开始。在Armv8基础之上,Arm目前正在建立扩展指令。扩展从三个方向进行:虚拟化和RAS等服务器的系统扩展,深度学习的计算扩展以及安全性扩展。

  此外,Arm还发布了未来CPU体系结构扩展的方向。引入事务性内存以扩展CPU内核数量,增加了用于车载的功能安全功能,支持用于深度学习的矩阵运算,针对矢量市场中的某些市场将矢量扩展到256位。

  它还允许获得Arm许可的客户将自定义指令合并到Arm指令集中。定制指令从用于嵌入式用途的Cortex-M开始,但也正在考虑将其部署到实时的Cortex-R和计算的Cortex-A中。到目前为止,Arm尚未允许被许可方添加自定义指令,以防止破坏CPU指令集体系结构。Cortex-A类中的自定义说明将谨慎进行,以免◆▼造成干扰。客户自定义指令的引入旨在与允许客户自定义指令的RISC-V指令集体系结构相反。

  Arm CPU当前的指令集架构是第8代“ Armv8”。即使▲●…△具有相同的Armv8名称,它也会按CPU配置文件分为ISA系列的三种类型。“ Armv8-A”用于高性能CPU“ Cortex-A”系列,“ Armv8-R”用于实时CPU“ Cortex-R”系列,“ Armv8-M”用于嵌入式MCU“ Cortex-M”系列,每个配置文件都有不同的指令集。

  Appl▪▲□◁e CPU内核几乎没有Armv8.3-A。已经发布了过去几年的Armv8.x,但尚未在CPU上完全实现。这这种情况有些复杂。首先,ISA版本和CPU实★◇▽▼•施ISA版本名称之间存在关联。每个Armv8.x一代ISA版本都包含多个功能。使用Arm ISA,如果您具有特定世代的所有功能,则可以首次声明该版本。

  在实际的核心IP示例中,Cortex-A77实现了Armv8.2-A之前的所有功能,但仅实现了Armv8.3-A和Armv8.4-A的某些功能。因此,ISA版本是Armv8.2-A CPU。完全装有Armv8.4-A的CPU内核尚未出现。由于该功能的“旋钮”,无法满足Armv8 ISA的升级条件,并且版本无法升级。

  但是,这种情况将在不久的将来改变。Arm CPU内核是下一代“ Matterhorn”,并且可以立即实现Armv8.6-A的许多功能。 Matterhorn是该指令集的主要里程碑。Arm将 Matterhorn的CPU代号规则从当前的希腊神话更改为Yamana名称,而且还切换了CPU体系结构以及代号。 Matterhorn可能是“ Armv9之前的CPU”。

  过去,随着分阶段添加功能,Arm的指令集是在Arm的CPU核心IP中同步实现的。但是,自Armv8.2-A以来,它的实施并不顺利,新功能的积累也有所重叠。因此,如前所述,CPU内核的ISA版本似乎未从Armv8.2-A升级。

  剩下这么多的原因是什么?它与Armv8.2-A及更高版本功能的内容有关。最后三代的Armv8.x扩展专注于安全性。特别是,Armv8.4-A和8.5-A主要是与安全相关的扩展。

  从Meltdown和Spectre开始,这是为了处理CPU微体系结构上的安全性问题。2017年,CPU厂商出现了侧面通道攻击类型Meltdown和Spectre。因此,在过去几◁☆●•○△年中,开发高性能CPU的供应商(包括IntelAMD以及Arms)一直致力于将安全功能集成到CPU体系结构和微体系结构中。

  就Arm而言,高度依赖Arm平台的Google已成为重要的合作伙伴,并在架构上采取了先进的安全措施。它内置在最新的ISA十进制版本中,例如Armv8.4-A(2017)和Armv8.5-A(2018)。

  如果您查看上面每个Armv8.xA版本中的新功能,则可以看到对安全性的偏爱。在该图中,SIMD / FP(浮点)算术系统功能以绿色显示,安全功能以紫色显示,系统和内存功能以卡其色显示。安全功能从Armv8.3-A开始,并随着Armv8.4-A / Armv8.5-A迅速增加。

  侧通道攻击问题极大地改变了高性能CPU架构的发展。在此之前,您只需要实现一种良好的加速技术,但是在Meltdown / Spectre之后,您现在需要检查该技术是否存在安全问题。并且已经有必要将用于边信道攻击的基本安全功能整合到体系结构/微体系结构中。

  自2017年中以来,高性能CPU供应商一直在努力解决此问题。除Arm之外,包括Intel和AMD在内的所有高性能CPU供应商的当前目标是完善一种可免受侧通道攻击的体系结构。

  Armv8-A指令集的演变清楚地表明了这种情况。Arm正在迁移到Matterhorn,其安全扩展由Armv8.5-A分隔。因此,下一个指令扩展Armv8.6-A不是偏向于安全性,而是专注于深度学习。

  Arm在Armv8.2-A中支持FP16(16位半精度浮点算术),在Armv8.4-A中支持8位点积指令。其加强了对CPU的SIMD(单指令,多数据)操作的深度学习支持。Armv8.6-A进一步支持矩阵运算和BFloat16,以加强对深度学习的兴趣。将矩阵运算和BFloat16带入CPU的原因之一是支持边缘侧训练。支持在中间边缘进行轻度训练,而不是在云侧进行繁重训练。

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  The AM1810 ARM Microprocessor for PROFIBUS is a low-power applications industrial processor based on ARM926EJ-S that is specifically targeted for PROFIBUS applications. The device enables original-equipment manufacturers (OEMs) and original-design manufacturers (ODMs) to quickly bring to market devices featuring robust operating systems support, rich user interfaces, and high processing performance life through the maximum flexibility of a fully integrated mixed processor solution. The ARM926EJ-S is a 32-bit RISC processor core that performs 32-bit or 16-bit instructions and processes 32-bit, 16-bit, or 8-bit data. The core uses pipelining so that all parts of the processor and memory system can operate continuously. The ARM core has a coprocessor 15 (CP15), protection module, and data and program memory management units (MMUs) with table look-aside buffers. The ARM core proces...

  AM387x Sitara ARM® 处理器是一款高度集成的、可编程平台,此平台借助 TI 的Sitara 处理器技术优势来满足下列应用:单板计算、网络和通信处理、工业自动化、人机界面、交互式服务点/信息亭、和便携式数据终端。 凭借全集成化混合处理器解决方案所具有的极大灵活性,该器件使得原始设备制造商 (OEM) 和原始设计制造商 (ODM) 能够将拥有稳健的操作系统支持、丰富的用户界面以及高处理性能的设备迅速投放市场。 此器件还将可编程ARM处理与一个高度集成的外设集组合在一起。 AM387x Sitara ARM® 媒体处理器还使 OEM 和 ODM 拥有了新的处理器可扩缩性及软件重用性水平。 在一个设计中使用 AM387x 处理器且发现有机会制造具有添加特性的类似产品的 OEM 和 ODM 可扩展升级至德州仪器 (TI) 生产的引脚兼容且软件兼容的 TMS320DM814x 处理器。 TMS320DM814x DaVinci 视频处理器在 AM387x 的硬件上添加了一个强大的 C674x 内核 DSP 以及一个视频编码器/解码器。 此外,使用 AM387x 或者 DM814x 处理器且需要更快 ARM 和/或者 DS...

  AM389x Sitara ARM处理器是一个高度集成的可编程平台,利用TI的Sitara技术来满足以下应用的处理需求:单板计算,网络和通信处理,工业自动化,人机界面和交互式服务点信息亭。 该设备使原始设备制造商(OEM)和原始设计制造商(ODM)能够快速实现市场设备具有强大的操作系统支持,丰富的用户界面和高处理性能,通过完全集成的混合处理器解决方案的最大灵活性。该器件将高性能ARM 处理与高度集成的外设集合在一起。 具有NEON浮点扩展的ARM Cortex-A8 32位RISC处理器包括:32KB指令缓存; 32KB的数据缓存; 256KB的L2缓存;和64KB的RAM。 丰富的外设集可以控制外部外围设备并与外部处理器通信。有关每个外围设备的详细信息,请参阅本文档中的相关章节以及相关的外围设备参考指南。外围设备包括:高清视频处理子系统(HDVPSS),提供同步高清和标清模拟视频输出和双高清视频输入;最多两个千兆以太网MAC(10 Mbps,100 Mbps,1000 Mbps),带有GMII和MDIO接口;两个USB端口,集成2.0 PHY; PCIe端口x2通道符合GEN2标准接口,允许设备充当PCIe根复合...

  AM5K2E0x是一款基于TI的KeyStone II多核SoC架构的高性能器件,该器件集成了性能最优的Cortex-A15处理器双核或四核CorePac可以高达1.4GHz的内核速度运行.TI的AM5K2E0x器件实现了一套易于使用的高性能,低功耗平台,可供企业级网络终端设备,数据中心网络,航空电子设备和国防,医疗成像,测试和自动化等诸多应用领域的开发人员使用。 TI的KeyStone II架构提供了一套集成有ARM CorePac,(Cortex-A15处理器四核CorePac),网络处理等各类子系统的可编程平台,并且采用了基于队列的通信系统,使得器件资源能够高效且无缝地运作。这种独特的器件架构中还包含一个TeraNet交换机,该交换机可能从可编程内核到高速IO的各类系统元素广泛融合,确保它们以最高效△▪▲□△率持续运作。 AM5K2E0x KeyStone II器件集成了大量的片上存储ARMD CorePac中多达4个Cortex A15内核共享4MB L2缓存。该器件还集成了2MB的多核共享存储器(每个MSMC),可用作共享的L3 SRAM。所有L2和MSMC存储器均包含错误检测与错误校正功能。该器件包含一个以1600MTPS传输速率运行的64位DDR-3...

  AM335x微处理器基于ARM Cortex-A8处理器,在图像,图形处理,外设以及EtherCAT和PROFIBUS等工业接口选项方面得到了增强。该器件支持高级操作系统(HLOS).Linux ®和Android可从德州仪器(TI)免费获取。 AM335x微处理器包含功能框图中显示的子系统和以下简要说明: 微处理器单元(MPU)子系统基于ARM Cortex-A8处理器,PowerVR SGX图形加速器子系统提供3D图形加速功能以支持显示和游戏特效。 可编程实时单元子系统和工业通信子系统(PRU-ICSS)与ARM内核彼此独立,允许单独操作和计时,以实现更高的效率和灵活性.PRU-ICSS支持更多外设接口和EtherCAT,PROFINET,EtherNet /IP,PROFIBUS,以太网Powerlink,Sercos等实时协议。此外,凭借PRU-ICSS的可编程特性及其对引脚,事件和所有片上系▪•★统(SoC)资源的访问权限,该子系统可以灵活地实现快速实时响应,专用数据处理操作以及自定义外设接口,并减轻SoC其他处理器内核的任务负载。 特性 高达 1GHz Sitara...

  AM4379 AM437x ARM Cortex-A9 微处理器 (MPU)

  TI AM437x高性能处理器基于ARM Cortex-A9内核。 这些处理器通过3D图形加速得到增强,可实现丰富的图形用户界面,还配备了协处理器,用于进行确定性实时处理(包括EtherCAT,PROFIBUS,EnDat等工业通信协议)。该器件支持高级操作系统(HLOS)。基于Linux的® 可从TI免费获取。其它HLOS可从TI的设计网络和生态系统合作伙伴处获取。 这些器件支持对采用较低性能ARM内核的系统升级,并提供更新外设,包括QSPI-NOR和LPDDR2等存储器选项。 这些处☆△◆▲■理器包含功能方框图中显示的子系统,并且后跟相应的“说明”中添加了更多信息说明。 处理器子系统基于ARM Cortex-◇•■★▼A9内核,PowerVR SGX图形加速器子系统提供3D图形加速功能以支持显示和高级用户界面。 可编程实时单元子系统和工业通信子系统(PRU-ICSS与ARM内核分离,允许单独操作和计时,以实现更高的效率和灵活性.PRU-ICSS支持更多外设接口和EtherCAT,PROFINET,EtherNet /IP,PROFIBUS,以太网Powerlink,Sercos,EnDat等...

  AM4376 AM437x ARM Cortex-A9 微处理器 (MPU)

  TI AM437x 高性能处理器基于 ARM Cortex-A9 内核。 这些处理器通过 3D 图形加速得到增强,可实现丰富的图形用户界面,还配备了协处▪…□▷▷•理器,用于进行确定性实时处理(包括 EtherCAT、PROFIBUS、EnDat 等工业通信协议)。该器件支持高级操作系统 (HLOS)。 基于 Linux 的®可从 TI 免费获取。其它 HLOS 可从 TI 的设计网络和生态系统合作伙伴处获取。 这些器件支持对采用较低性能 ARM 内核的系统升级,并提供更新外设,包括 QSPI-NOR 和 LPDDR2 等存储器选项。 这些处理器包含功能方框图中显示的子系统,并且后跟相应的 “说明”中添加了更多信息 说明。 处理器子系统基于 ARM Cortex-A9 内核, PowerVR SGX图形加速器子系统提供 3D 图形加速功能以支持显示和高级用户界面。 可编程实时单元子系统和工业通信子系统 (PRU-ICSS) 与 ARM 内核分离,允许单独操作和计时,以实现更高的效率和灵活性。PRU-ICSS 支持更多外设接口和 EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、PROFIBUS、E...

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