作者：Pete Singer，《Chip Design》主编
在本月早些时候举办的 ARM TechCon 大会上，ARM 集团的执行副总裁兼总裁 Pete Hutton 先生表示，从企业级服务器 64 位芯片到面向传感器应用的微控制器，ARM 正分兵多路进军物联网。他介绍了许多全新开发的技术和发布的产品，包括 HP 的 64 位 ARM® 服务器、针对 big.LITTLE™ 技术的智能功率分配功能、面向 ARM NEON™ 的 OpenCL™ 技术、Juno 平台、ARM Socrates™、ARM Artisan® PowerGrid Architect 以及 ARM Cortex®-M7。
Hutton 声称，ARM（公司曾先后命名为 Acorn RISC Machines、Advanced RISC Machines，现简称为 ARM）开发的技术正渗入到远远超出移动设备的范畴。“ARM 的合作伙伴正将这些技术融合到机顶盒、数字电视等一系列消费者技术中。我们所开发的技术的广度，所展开的交流的广度，为物联网的崛起打好了基础。”Hutton 说。
移动产品仍然占据着 ARM 的“核心”地位。Hutton 表示这是设计难度最高的领域。“我们的消费者对性能的要求不断提高，对系统 UI 的要求也越来越高，但我们始终受制于热极限，受制于能效和电池的蓄电量，”他说。他指出，ARM 开发的一些技术实现了以相同功耗换取更高性能，或者在性能相同的情况下降低功耗。
Hutton 举例说明了 big.LITTLE 技术的最新应用 big.LITTLE MP 以及这种技术的延伸——智能功率分配方案。big.LITTLE 是 ARM 采用的一种电源管理技术，目的是为移动设备 SoC 节能。通过与动态电压和频率调节技术 (DVFS)、时钟门控、电源门控、保持模式和热量管理结合，该技术可以对 SoC 进行全方位电源控制。“它的原理是利用设备上的温度传感器形成一个闭环控制系统。我们掌握了温度信息，掌握了真实的热量信息，也清楚性能要求。根据这些，我们能够为 big.LITTLE 的每个 CPU 和 GPU 分配性能”，Hutton 解释道。
图：Cortex-A15 MP4∙Cortex-A7 MP4 big.LITTLE MP SoC 与 Cortex-A15 MP4 SoC 的 CPU 和 SoC 节能性能测量值对比
Hutton 表示移动领域的创新步伐越迈越大。“谈到软件支持、跨生态系统协作，以及为合作伙伴提供可立即部署的软件，我们还任重道远。我们提供的工具覆盖整个系统，可以用来查看 GPU、CPU、系统互连和应用等各方面的情况。”
Hutton 说物联网设备正在快速增加，而且这个领域正在上演大面积的创新。“这样的创新是由一大群人驱动的。这群人来自不同的组织，大到巨型跨国公司，小到车库里的工程师团队都有，”他说。“这样的创新会创造大量的新机遇，还会产生海量的数据。这些海量小数据会流向整个网络，渗入到基础设施中。”Hutton 说 ARM 有一项目标是“确保我们能够将复杂的技术交付到用户手中，并让他们十分迅速地进行部署”。
物联网会发展到什么规模尚无定论。在 ARM TechCon 大会上，ARM 创始人和首席技术官 Mike Muller 预言，到 2020 年时联网的设备可能达到 500 亿部。在一周后的一次 SEMI 新闻发布会上，Robert Bosch Venture Capital GmbH 常务董事 Claus Schmidt 也给出了自己的预测：800 亿部。IDATE 最近的一份报告显示，2012 年已经有 150 亿件事物（机器、互连的设备和物体）连上了互联网，而 2010 年还只有区区 40 亿件。该报告的项目主管 Samuel Ropert 称：“到 2020 年，这一数字将达到 800 亿，其中 IoO（物体联网）占物联网总量的 85%，通信设备其次，占 11%，而 M2M（机器对机器）只占 4%。”
物联网要面对诸多挑战，除了在传感器级别开发尺寸小、能效高的设备外，还有大规模数据分析。“届时将会有数十亿部物联网设备互相连接，全部通过云进行通信，这就会导致企业网络的变革，”Hutton 说，“这还从云端拉取智能并送至网络边缘，因而网络边缘必须要变得更加智能，我们必须让网络边缘具备处理能力，必须能够在网络边缘进行缓存，还必须能够进行本地分析。这样一来，我们便可以捕捉物联网设备产生的海量数据，先加以分析，然后转换成有用的信息。”
在 ARM TechCon 大会的开幕式主题演讲中，Hutton 将 Tom Bradicich 博士请上了台。Tom Bradicich 博士是分管工程和服务器业务的 HP 企业集团副总裁，他先介绍了两款 HP 企业级 ARM 服务器，然后在展示厅演示了 64 位应用。新的服务器主板与 HP Moonshot 机箱相连，按照 Bradicich 的说法，这“让 ARM 架构成为了真正的产品”。
Bradicich 表示自己对围绕企业和云端的生态系统所取得的进展感到激动。“我们和多个合作伙伴展开了合作，例如 Texas Instruments、Applied Micro、***、Canonical、Broadcom 等。通过共同的努力，我们围绕企业 ARM 功能打造了一套名副其实的供应商生态系统，”他说，“这个生态系统的一项重要使命是开发一些工具，用来制作需要运行在企业级 ARM 服务器上的软件。”Bradicich 透露，HP 将于 11 月 1 日推出面向企业级应用的 ARM 软件开发计划。“有了这项计划，我们便可以远程接入 ARM 硬件，并真正地开发企业级应用，将来等到生态系统成长之后就可以部署，”他说。
在一次新闻发布会上，HP 声称 ARMv8-A 64 位架构实现了最优计算，Web 缓存的内存和输入/输出均提高到了最大值。全新的 HP ProLiant m400 服务器以 X-Gene 服务器为基础，搭载 Applied Micro Circuits 集团生产的芯片和 Canonical Ubuntu 操作系统，功耗、冷却需求和所占空间均有下降，使总体拥有成本比机架式服务器降低了 35%。
HP 还推出了全新的 HP ProLiant m800，已经针对大容量数据和复杂数据的实时处理进行了优化，例如模式分析。这款基于 ARM 的 32 位服务器拥有基于 KeyStone 架构的 Texas Instruments 66AK2Hx SoC，搭载四颗 ARM Cortex-A15 内核，并集成数字信号处理器 (DSPs)、Canonical、HP 2D Torus Mesh Fabric 以及 Serial Rapid I/O，提供的带宽增加了三倍，低延迟数据吞吐量达 90%。
Hutton 还重点介绍了 ARMv8-A 64 位硬件开发平台，代号为“Juno”。ARM 会向重要的生态系统合作伙伴提供该平台。“我们开始着力于软件开发平台的研发工作了，”他说，“我们将 ARM 的各项技术结合起来，确保它们各自都能发挥作用，联合起来也能工作，让软件能够在它们之上运行。”Juno 平台内含的 SoC 搭载一颗四核 ARM Cortex®-A53 CPU 和双核 ARM Cortex-A57 CPU，采用 ARM big.LITTLE 处理配置，该配置的四核 ARM Mali™-T624 GPU 通过 ARM CoreLink™ 系统 IP 连接，通过 ARM Artisan 物理 IP 实施。“它提供了我们可能会用到的全部 IO 和连接，”Hutton 说。
他声称 ARM 已经向最终用户发售了数百件该设备，还与 Google 合作，作出了“数万处更改”来支持 Android L。“我们这样做的唯一目的是在硬件到位之前开发好软件。当我们的合作伙伴开始交付产品时，软件已经就位了，供他们自由使用，”Hutton 说。
Hutton 将 Juno 形容为“通过一个例子展现了当我们的系统拥有更多组件时，我们能够做到什么。”ARM TechCon 大会推出的另一项技术是面向 NEON 的 OpenCL 技术。“我们在 GPU 上部署 openCL 已经有一段时间了，”Hutton 说。将其应用在 CPU 上之后，开发人员现在有了更多自主空间，例如他们可以让多项任务在 GPU 上“以令人尴尬的程度并行”运行，还可以在 CPU 上运行只需少量通信的任务。“在某些情况下，大家会追求任务的动态分配，也就是先找出系统中的哪些组件还有足够的性能带宽，然后动态地将任务分配给那些组件，”Hutton 说。
向编程人员开放平行计算能力，并提供将任务分配给最适合处理器的能力，能够提高众多设备的性能和能效，包括智能手机、平板电脑、机顶盒、数字电视和汽车。这一增强的能力为移动和嵌入式系统带来了新的用例，例如计算摄影、基于计算机视觉的应用、支持 3D 空间的计算、下一代多媒体编解码器以及汽车辅助驾驶功能。
OpenCL 标准是一个编程框架，支持在异构多处理器平台上执行高效通用型并行计算。它能让编程变得更简单、便携而高效，并将异构平台的益处开放给新兴的非图形化应用。有了面向 NEON 产品的 OpenCL 技术，我们便能够将 OpenCL 框架与一颗支持 ARM NEON 技术的 ARM Cortex®-A 处理器及一颗 ARM Mali™ GPU 搭配使用。
8 月，ARM 完成了对 Duolog Technologies 的收购，后者是一家专注于设计配置和集成技术的公司。Hutton 说此次收购的部分原因是像 JUNO 这样的开发芯片。“我们必须先在内部试用，”他说，“我们必须将所有组件集成起来做一些事情，例如向所有组件添加 CoreSight 调试。为此，我们已经实现了许多合作伙伴不断要求实现的功能，那就是：‘这十分关键……我们需要进行调试……但难就难在将它们连接起来。你们有上百个寄存器，有上千条连接，调试工作可能要耗费几个月的时间，而且非常容易出错。’我们收购 Duolog 的一个目的是推出 Socrates 技术，利用这项技术，我们可以在几分钟之内连接整个 CoreSight，并使整个系统互连。Hutton 说 Socrates 技术还会走得更远。“我们现在正与第三方 IP 供应商共同扩展 Socrates，力争将它运用到整个 SoC 中，”他说。
ARM TechCon 还推出了两套全新的 ARM 物理 IP 实施解决方案，这两套解决方案的作用也是节省开发时间。ARM Artisan Power Grid Architect 以 FinFET 设计为目标，将通过创建最优的 SoC 电力网络布局来缩短总体设计时间，同时通过 ARM Artisan Signoff Architect 实现比现有方法更准确和精确的片上变异管理。
Artisan Power Grid Architect 能够搭建针对电源优化的网络，让实施团队不必遵循详细的 FinFET 设计规则，从而赢得了更多的时间来探索针对特定设计的电力网络选项。另外，Artisan Power Grid Architect 实现了布图规划关键步骤的自动化，因而提升了总体效能、性能与面积 (PPA)，尤其是进行电网设计时。Artisan Signoff Architect 增强了基于阶段的片上变异 (SB-OCV) 签收方法，提高了它的精确度，实现了现有 IP 模型格式尚达不到的准确度。
“PowerGrid Architect 能够利用双重图形应对 FinFET 节点产生的各种复杂问题，”Hutton 说。在 FinFET 节点上搭建电力网络的工作会耗费几个月的时间，而且有些实施难以利用。“我们的技术可以在一天之内为十分复杂的设计实施电力网络。它能大幅提高利用率和缩小面积，”他补充道，“还能显著降低能耗。”
举办 ARM TechCon 的前一周，ARM 推出了 Cortex-M7 处理器，Hutton 也对此发表了观点。Cortex-M7 面向高端嵌入式应用，该应用的使用场合包括下一代汽车、互联设备和智能家居及工厂。首批获得 Cortex-M7 处理器授权的有 Atmel、Freescale 和 ST Microelectronics。
Cortex-M7 的设计使用场合包括一系列应用所采用的智能控制系统，这些应用包括汽车控制、工业自动化、高级音频、图像处理、各种互连汽车应用，以及其他物联网 (IoT) 应用。
“在微控制器和 IoT 领域，Cortex-M7 给用户带来了更高的性能和更多的功能，从而增强了我们提供始终开机、始终感知的设备的能力，”Hutton 说，“现在市场上有我们的一款产品，可提供大众市场 DSP 所具备的 DSP 功能……但我们的产品更容易编程，”Hutton 强调。他还表示，这款产品的安全性极佳。“针对十分重视安全功能的客户，我们将研发 R 部分 CPU 的所有经验应用到了 Cortex-M7 上。”
“从超高性能、多核 CPU 的服务器产品，到小型的 IoT 设备，所有设备都使用同样的 ARM 架构，依托于同一个 ARM 生态系统，”他补充道。
Hutton 总结道，ARM“今天就在为将来的技术提供支持。”他透露公司还在努力简化创新过程。“我们提供的技术越来越复杂，这很容易让我们得意忘形。通过对 Duolog 的收购和 Artisan 实用工具，我们做到了很多事情，其中包括我们正在努力帮助用户接触到所有这些复杂的技术，同时对技术进行管理，从而让它变得简单易用。”