arm多重計算架構創(chuàng )新構建未來(lái)人工智能需求

　　計算領(lǐng)域的發(fā)展重新構建了我們的生活，由計算產(chǎn)生的大數據被收集、存儲和處理，然后又被分析和探究，這些龐大數據也因此引領(lǐng)了一個(gè)人工智能的世界。展望未來(lái)，Arm將從尖端技術(shù)，開(kāi)放生態(tài)，產(chǎn)業(yè)資本三個(gè)方面加大戰略部署和投資力度，協(xié)同兩百多個(gè)國內合作伙伴打造了涵蓋幾乎所有電子信息產(chǎn)品的開(kāi)放式創(chuàng )新生態(tài)系統。那么最近arm在計算架構上有哪些創(chuàng )新和舉措，來(lái)開(kāi)拓更智能的生活體驗?

　　人工智能時(shí)代，PSA平臺用“芯”守護安全

　　未來(lái)是人工智能的時(shí)代，據調查顯示，50%的人認為無(wú)人駕駛更安全，47%的人更傾向于A(yíng)I醫生，那么安全則是重中之重，為此，arm近期推出了首個(gè)行業(yè)通用框架——平臺安全架構PSA，打造安全的互聯(lián)設備，用“芯”守護物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)安全。

　　據統計，截至目前為止arm生態(tài)系統合作伙伴已經(jīng)出貨超過(guò)1,000億顆基于arm的芯片，預期從現在到2021年將出貨另外1,000億顆基于arm的芯片。這也意味著(zhù)arm和arm生態(tài)系統所肩負的重任，共同確保日益多樣化的互聯(lián)設備能夠基于通用的安全基礎。arm認為從端到云的整個(gè)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，安全都不應該是事后彌補措施。

　　雖然如此，越來(lái)越多接入互聯(lián)網(wǎng)的設備在追求安全性的同時(shí)，希望仍能保留使它們極富創(chuàng )新精神且獨一無(wú)二的多樣性。對此arm推出首個(gè)行業(yè)通用框架——平臺安全架構(PSA，Platform Security Architecture)，用以打造安全的互聯(lián)設備。該舉措旨在為萬(wàn)物互聯(lián)奠定可信基礎，從而加速實(shí)現“2035年全球一萬(wàn)億設備互聯(lián)”的宏偉愿景。實(shí)現該項愿景，不僅需要人們具備更多保護設備安全方面的知識，還需要人們信任科技行業(yè)正在竭盡所能地保護數據。這并非易事，因為這需要與黑客不斷較量，而他們正無(wú)休止地尋找漏洞，并將其作為切入點(diǎn)侵入我們的生活。

　　PSA可提供具有代表性的物聯(lián)網(wǎng)威脅模型和安全分析;基于關(guān)鍵安全原則的硬件和固件架構規范，為設計端點(diǎn)設備定義了最佳實(shí)踐方法;Trusted Firmware-M，符合固件規范的開(kāi)源參考。目前中國業(yè)內領(lǐng)先企業(yè)已經(jīng)支持PSA。arm正積極行動(dòng)讓其合作伙伴們能夠全面地進(jìn)行PSA架構測試，希望能在2018年第一季度正式推出規格及軟件的公開(kāi)版本前使其更加完善。arm及其生態(tài)系統合作伙伴以及整個(gè)產(chǎn)業(yè)都要加快腳步，所有產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈中的各個(gè)環(huán)節都需要遵循指導準則，安全不再是可有可無(wú)的選項。

　　邊緣計算漸熱，Mbed Edge實(shí)現邊緣側網(wǎng)關(guān)管理

　　在物聯(lián)網(wǎng)應用中，我們看到商務(wù)樓宇、精準農業(yè)和互聯(lián)廠(chǎng)址、智能家居等應用有很大的發(fā)展機遇。與此對應的，邊緣計算逐漸走入人們視野。邊緣計算是管理云計算系統的更新方式，數據處理在更接近于數據源的網(wǎng)絡(luò )“邊緣”完成。使用本地處理器和存儲作為應用的主要計算設備，減少了從中央遠程數據中心來(lái)回傳遞所有信息的時(shí)間。隨著(zhù)計算越來(lái)越復雜并且需要處理更多數據，使用本地計算能力可以幫助降低延遲。例如，人工智能程序中，算法可以在一秒內作出數百個(gè)決策。在工業(yè)生產(chǎn)中，多個(gè)處理器同時(shí)接收輸入并協(xié)調響應。在A(yíng)R系統中，程序實(shí)時(shí)合成高清圖形和地理空間數據。

　　物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)獲得本地計算資源有兩大好處。首先，它使得網(wǎng)關(guān)無(wú)需接收云端的指令就可以驅動(dòng)簡(jiǎn)單的應用程序。例如一條監控生產(chǎn)線(xiàn)上壓力水平的簡(jiǎn)單規則，如果氣壓達到某個(gè)閾值，它可以切斷整條生產(chǎn)線(xiàn)，無(wú)論云端是否可用，這條規則都應該處于工作狀態(tài)。其次，在很多情況下，原始數據流如果運行正常，就不必都通過(guò)云端，而可以在邊緣被處理，尤其是當通過(guò)按流量計費的網(wǎng)絡(luò ) (比如蜂窩網(wǎng)絡(luò )) 連接到云端時(shí)。

　　為此，arm將Mbed Cloud的物聯(lián)網(wǎng)設備管理功能擴展，支持配置 Mbed Edge的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)現設備的接入、控制和管理。Mbed Edge具備三大重要功能：支持非IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，邊緣計算和網(wǎng)關(guān)管理。

　　協(xié)議轉換：許多傳統連網(wǎng)設備使用的通信協(xié)議與IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議不兼容，比如 Modbus和BACnet，Mbed Edge可以轉換這些協(xié)議，使得這些設備與基于IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的設備一樣由Mbed Cloud管理起來(lái)。

　　網(wǎng)關(guān)管理：Mbed Edge的一系列新特性可以提升物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的持續服務(wù)能力，最大程度縮短代價(jià)高昂的停機時(shí)間。關(guān)鍵性能包括預警通知，流程、資源和接口管理，還有詳細本地診斷能力。

　　邊緣計算：Mbed Edge將提供本地應用執行環(huán)境以及相關(guān)的計算資源，從而在網(wǎng)關(guān)上即可進(jìn)行規則運算和數據處理。如此，即使本地網(wǎng)絡(luò )與外網(wǎng)斷開(kāi)連接，本地業(yè)務(wù)仍然可以持續進(jìn)行，降低對生產(chǎn)力的影響。

　　關(guān)于今后的規劃，arm表示Mbed Edge主要計劃實(shí)現兩塊能力發(fā)展，一個(gè)就是涉及設備，另一個(gè)是涉及云端，尤其針對身份識別，訪(fǎng)問(wèn)路徑管理，以及其他相關(guān)能力，arm將再添一個(gè)管理層到設備之上，實(shí)現設備的網(wǎng)關(guān)管理和通信。

　　四大顛覆性技術(shù)推動(dòng)顯示技術(shù)的創(chuàng )新

　　隨著(zhù)智能手機上日常所播放的內容日益復雜，因此能在室內和戶(hù)外的各種環(huán)境下瀏覽手機內容成為我們所面臨的挑戰。從虛擬現實(shí)游戲到 HDR 視頻回放，高品質(zhì)的內容呈現對于實(shí)現出色的用戶(hù)體驗而言至關(guān)重要。畢竟移動(dòng)顯示技術(shù)所帶來(lái)的絕妙視覺(jué)體驗是新設備的一大重要賣(mài)點(diǎn)。Arm觀(guān)察到幾項顛覆性趨勢正推動(dòng)顯示技術(shù)的創(chuàng )新:

　　VR頭戴式設備必須讓屏幕靠近雙眼，因此為了確保觀(guān)看影像的質(zhì)量，必須在相同面積的屏幕中呈現更多像素。此外，為了降低整體延遲以及在LCD VR面板上達到更低的殘影，就需要每秒高達120幀率的高幀率。相較于非VR應用，VR應用對于像素的要求可說(shuō)是前所未見(jiàn)的倍數成長(cháng)，這就促使設計復雜度和系統帶寬的顯著(zhù)增加。這對移動(dòng)設備的能效和單位面積成本提出了重大挑戰。

　　高動(dòng)態(tài)范圍 (High Dynamic Range) 對于提高影像保真度來(lái)說(shuō)是關(guān)鍵步驟，HDR能夠賦予影像更為飽滿(mǎn)的色彩以及亮度等功能，從而更貼近使用者的真實(shí)體驗。由于顯示終端的面板功能不盡相同，若想要同時(shí)在HDR以及SDR顯示屏幕上都能瀏覽HDR內容將會(huì )對顯示子系統造成挑戰。

　　多重窗口模式 ，之前僅能在桌面計算機上執行，它允許多個(gè)執行任務(wù)能在屏幕上同時(shí)呈現。窗口大小的調整與設定，取決于應用程序與系統控制所定義的限制。從系統設計層面來(lái)說(shuō)，啟動(dòng)多重窗口功能非常重要，高級顯示解決方案中所具備的增強Android 窗口迭加功能(Android Window Composition)允許用戶(hù)在其移動(dòng)設備上執行多項任務(wù)，并實(shí)現與臺式機一般無(wú)二的效率體驗。

　　種類(lèi)多樣的面板與接口的類(lèi)型，需要顯示技術(shù)持續成長(cháng)以獲得支持，特別是當日益復雜的內容越來(lái)越多，同時(shí)必須在應用處理器及面板的顯示驅動(dòng)互連間達到功能優(yōu)化。從HDR到SDR，如果媒體要能夠呈現我們所期待的飽滿(mǎn)色彩以及清晰影像，顯示流水線(xiàn)必須依照面板效能將內容正確輸出，并聰明地避免無(wú)謂的帶寬浪費。

　　上述這些趨勢不僅增加了吞吐量的需求，更對整體系統效能形成嚴苛的考驗，也為采取整合策略的arm顯示解決方案創(chuàng )造了市場(chǎng)機會(huì )。

　VR設備興起4K需求，全新顯示IP帶來(lái)用戶(hù)體驗新境界

　　在上述四大趨勢推動(dòng)下，有鑒于VR帶動(dòng)市場(chǎng)對高端移動(dòng)設備屏幕的需求逐漸上升，4K以上分辨率以及更高的幀率，衍生出不少系統效能方面的難題。市場(chǎng)對優(yōu)質(zhì)移動(dòng)顯示的需求日漸增長(cháng)。然而，4K以上分辨率以及更高的幀率也衍生出不少系統效能方面的挑戰，因此業(yè)界急需一款優(yōu)化的顯示處理器。

　　為此arm推出全新顯示解決方案，其中包含Mali-D71顯示處理器、CoreLink MMU-600和Assertive Display 5。新顯示解決方案以arm IP為開(kāi)發(fā)基礎，提升設備效能，并采用智能解決方案應對所有來(lái)自顯示技術(shù)的挑戰。arm計算產(chǎn)品事業(yè)群營(yíng)銷(xiāo)總監Ian Hutchinson表示，“arm在顯示技術(shù)領(lǐng)域有著(zhù)豐富的發(fā)展歷史。2013年，arm通過(guò)并購成立了現在的顯示IP產(chǎn)品線(xiàn)，隨后，第一代顯示處理器IP接踵而至。2016年，我們發(fā)布了Mali-DP650并完成了Apical的并購，將Assertive Display納入產(chǎn)品陣營(yíng)。為了應對顯示技術(shù)在虛擬現實(shí), 高動(dòng)態(tài)范圍, 多窗口模式以及眾多面板與接口上所帶來(lái)的挑戰1，我們推出了全新架構——Komeda以應對這些趨勢。Komeda為我們全新、真正的集成顯示解決方案奠定了基礎，該解決方案包含了Mali-D71顯示處理器、CoreLink MMU-600 和 Assertive Display 5?！?/p>

　　據介紹，Mali-D71的優(yōu)勢包括：

　　降低30%的系統功耗： Mali-D71使用固定功能的硬件組件實(shí)現迭加、旋轉、高質(zhì)量縮放、以及其他圖像處理功能，降低GPU的工作負荷。這些操作會(huì )在流水線(xiàn)的最后階段進(jìn)行，也就是在傳送最后輸出訊號到屏幕，這意味著(zhù)GPU完全不需要參與這些運作。

　　2倍的面積利用效率：相同面積情況下，Mali-D71比前一代Mali-DP650擁有更出色的表現。在只驅動(dòng)一個(gè)顯示屏的時(shí)候，Mali-D71可以重復使用第二個(gè)顯示核心的資源，從而處理更多圖層，實(shí)現性能翻倍。

　　4倍的延遲容忍度： 相較于前一代的Mali-DP650，Mali-D71能在處理相同資料吞吐量的情況下，容許系統總線(xiàn)上4倍的延遲，這要歸功于對內存子系統的大幅優(yōu)化。這對于呈現4K分辨率、輸出幀率多達120 fps的高性能的顯示處理來(lái)說(shuō)十分重要。顯示處理器必須優(yōu)化它使用系統總線(xiàn)的時(shí)間，當沒(méi)有顯示的時(shí)候，以毫秒方式預取像素，這樣在緩沖區才能一直保有足夠的內容，實(shí)現更高的延遲容忍度。

　　2倍的像素吞吐量：在全新的并行模式(side-by-side)下運行時(shí)，Mali-D71能夠在非常低的功率范圍內，達到前所未有的2倍像素吞吐量，并呈現極致的VR 4K120高分辨率。

　　此外，CoreLink MMU-600可幫助實(shí)現安全, 高效的數據流，Assertive Display 5則可以在任何光線(xiàn)條件下實(shí)現高質(zhì)量HDR觀(guān)看體驗 。這三個(gè)產(chǎn)品共同助力arm合作伙伴與OEM廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)創(chuàng )新解決方案，順應現今顯示技術(shù)的顛覆式發(fā)展。得益于arm顯示解決方案，顯示IP現在能為設備制造商提供真正的競爭優(yōu)勢，不僅能改善用戶(hù)經(jīng)驗，還能降低功耗并延長(cháng)電池續航力。