Arm發布首款同步多線程架構Cortex A65AE，繼續加力自動駕駛計算

雷鋒網消息，早在今年9月，Arm就推出了新的Arm Safety Ready計劃，旨在為自動駕駛汽車開發解決方案，還推出了第一款專為無人駕駛汽車設計的處理器架構Cortex A76AE。

先前宣布的Cortex A76AE是Arm首次採用「雙位鎖定」技術，可以讓SoC開發人員以分離和雙位鎖定兩種不同模式使用處理器：在分離模式下各核心獨立運行並實現更高性能，而雙位鎖定模式下CPU核心兩兩配對，同步運行相同的代碼，一旦監控到任何類型的差異，便將其報告為錯誤，並且故障恢復機制將接管（或至少會通知驅動程序）。

Cortex A76AE非常專註於繁重的計算任務，因此也充分利用了由奧斯汀團隊設計的Arm新型微架構提供的高性能。然而在Cortex A76AE的揭曉期間，有人提到了一個名為「Helios」的架構，目前還不太清楚這是什麼意思，但它看起來像是一個類似於Cortex A76AE的新架構。

今天，Arm終於正式公布了新的Cortex A65AE，雖然目前的資料並不是新架構的完整技術信息，還是讓我們對Helios的設計有了一些了解。

就像在Cortex A76AE發布時一樣，Arm再次談到了汽車市場的需求，以及汽車對計算能力需求的要求越來越高這一現狀。汽車的每個部件都變得越來越計算機化，ADAS的進步和自動化應用程序的普及將使未來所需的處理能力激增。

與專註於高性能應用的Cortex A76AE不同，Cortex A65AE專註於高通量應用，二者的區別在於，高性能應用在某種意義上更需要強大的單線程負載性能，而高通量應用則要求高度並行的多線程負載性能。Arm特彆強調了自動駕駛中感測器處理的需求，汽車中的感測器數量大量增加，隨之而來的是對更高吞吐量處理能力的需求。

Cortex A65AE是Arm的第一個支持SMT的CPU架構，每個內核可以執行兩個線程。目前，Arm對架構細節守口如瓶，但他們可以評論一些背景信息。

雷鋒網此前分析Cortex A76時曾提到，Arm在全球擁有3家設計團隊，分別是位於美國德州的奧斯丁團隊、位於法國南部的索菲亞團隊以及位於英國大本營的劍橋團隊。這三家團隊各有分工，奧斯丁團隊負責設計高性能架構，代表作為Cortex A57、Cortex A72以及最新的Cortex A76；劍橋團隊專門設計Cortex A53和Cortex A55等低功耗架構；而索菲亞團隊則主打均衡，Cortex A73和Cortex A75便是出自其手。

Cortex A65AE最有趣的地方是它的血統：它最初是由劍橋團隊開始設計的，但它後來成為一個聯合項目，最後由Arm在亞利桑那州的最新團隊錢德勒設計中心完成，而Cortex A65AE也是這個新團隊的第一個項目。

我們深挖內核來源的原因是，它能讓我們更加了解微架構可能的樣子。Arm表示Cortex A65AE確實是一個支持SMT的亂序執行架構，但他們能透露的也就僅此而已。這項設計始於劍橋的事實，很好地暗示了它在某種程度上與之前的一些小核心有關，比如Cortex A53和Cortex A55，但亂序執行和SMT技術的加入，使它看起來更像是遠房表親而不是繼承者。

Cortex A65AE支持SMT的主要好處在於，在其所面向的汽車領域中，將有大量感測器同時與汽車的中央控制單元通信。在演示過程中，Arm所公布的唯一性能數據是Cortex A65AE的吞吐量比同一市場領域的前一代內核Cortex A53高3.5倍。

Arm通常會結合製程節點來進行性能預測，Cortex A65AE瞄準的是7nm製程，而在最佳狀況下SMT可使吞吐量提高1.8~2倍，仍然與公布的數值有很大差距，這就需要新架構的執行效率有相當的提升，或是依靠製程紅利提升頻率來解決。

Arm的SMT在功能安全特性方面看起來也是獨一無二的，與Cortex A76AE上的分離模式非常相似，其中兩個物理內核可以相互鎖定，而Cortex A65AE則更進一步，可以在物理核心和邏輯線程兩個維度上均做到這一點，有效的使兩個線程在同一個內核上以鎖定步進操作，並在物理影子核心上使用另外兩個線程。這裡檢查指令流和每個指令輸出的硬體級別的差異，對操作軟體都是透明的，在發生故障的情況下將生成異常。

在預想的系統的實際示例中，可以看到專用於不同工作負載任務的不同Cortex核心集群，集群中的多個Cortex A65AE內核在分離模式下獨立運行，從而在處理感測器數據時最大化其吞吐量。

然後，數據處理將被傳遞到不同的集群以進行感知和決策任務，這時需要更高級別的功能安全性，因此核心將以鎖定模式運行。Arm還強調了其在硬體布局配置方面的靈活性，該技術配置在固件中，如果供應商願意，可以使用軟體更新進行重新配置。

Cortex A65AE是Arm第二個專用於汽車市場的核心，它看起來很像是劍橋團隊小核心架構的衍生品，Arm也確實將核心定位為「更大的小核心」與大核心Cortex A76AE並排而列。

Cortex A65AE也是Arm的第一款SMT核心，雖然這可能會引發一些討論，但SMT在移動負載方面依然沒有多大意義，這個市場的關鍵焦點仍是能源效率。從電氣工程的角度來看，SMT永遠不會比在未充分利用的物理核心和時鐘門控功能塊之間分散工作負載更有效。

Arm預計首批Cortex A65AE產品將在2020年問世。如果Cortex A65AE未來會有一個不帶「AE」的Cortex-A65傳統版本，那麼Arm將如何定位這一核心，以及它將針對哪些市場，將是非常有趣的。

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