簡化開發 下一代Armv8.1-M架構「升級」
近日，Arm宣布針對其下一代Armv8.1-M架構推出基於M-Profile Vector Extension (MVE)矢量擴充方案的Arm Helium技術。該技術能夠幫助開發者簡化軟體開發流程，並提升未來Cortex-M系列處理器的機器學習能力與信號處理性能。
下一代Armv8.1-M架構「升級」
據悉，Arm Helium針對Arm Cortex-M系列處理器設計，在Arm TrustZone的安全基礎上，通過M-Profile Vector Extension矢量擴展加強Armv8.1-M架構的計算性能。
Helium可以為Arm Cortex-M系列處理器提供15倍的機器學習性能提升和5倍的信號處理性能提升，消除因性能挑戰造成的對低成本、高能效設備的使用限制。
數字信號處理(DSP)可以通過 Arm Neon 技術擴展至更多Cortex-A架構組件中。針對功能受限的應用，Arm還在其較高性能的Cortex-M處理器系列(包括Cortex-M4、Cortex-M7、Cortex-M33以及Cortex-M35P)中加入DSP擴展方案。這兩種技術都可用來加速特定應用的機器學習計算。
針對功能最為受限的嵌入式系統，功耗效率是優先考慮的因素，以往的解決方案將Cortex處理器搭配SoC晶元內的DSP處理器，但是這種作法也增加了硬體與軟體設計的複雜性。當在這些設備上集成更多機器學習功能時，現有的SoC開發挑戰將變得更加突出，因此在運用不同的工具鏈、編程、調試以及使用各種複雜的專有安全解決方案時，需要開發人員擁有更高水平的專業知識。
搭載Helium技術的Armv8.1-M架構可以克服上述難題，不僅能夠提供實時控制程序代碼、機器學習與DSP執行能力，而且效率絲毫不減。由此，數百萬軟體開發人員將能夠運行各種DSP功能，安全無虞地擴展各種智能程序到種類更廣泛的設備，強化對三種關鍵類別新興應用的信號處理支持：震動和運動、語音和聲音、以及視覺和圖像。新一代搭載了Helium技術的Cortex-M架構SoC將改進未來各種設備的用戶體驗，包括感測器中樞設備(sensor hub)、可穿戴設備、音頻設備、工業應用等。
除了提升性能、降低開發成本，SoC設計和開發團隊還將立即獲得以下優勢，包括：通過功能整合，優化成本、功耗以及設計投入；利用Armv8.1-M的設計遵循平台安全架構(PSA)規範的特點，實現簡化的TrustZone部署；單一工具鏈涵蓋控制與信號處理軟體的開發；簡化的軟體開發，得益於成熟的Helium生態系統所提供的完善的工具、模型和庫，其中許多資源已被Cortex-M開發者廣為使用。
由於Helium擁有統一的工具鏈、庫和模型，軟體開發將更簡單。Helium工具鏈包括Arm Development Studio，涵蓋Arm Keil MDK、Arm模型(開發人員可立即使用，用於代碼建模)和各種軟體庫，包括CMSIS-DSP和CMSIS-NN，允許開發人員根據他們的需求選擇最合適的資源。對於信號處理應用，我們通過消除對專用DSP或功能加速器的需求以及免去了一層設計複雜性，使之簡化。
此外，Helium還將Arm Project Trillium計劃的價值帶到各種機器學習應用中，讓框架與庫的支持能力向下延伸到硬體層面。由於SoC開發者必須在不同的性能、晶元面積、功耗以及成本等限制下開發適合的方案，因此沒有單一的產品能滿足所有應用的需求。
目前，Arm已推出Helium專屬的工具鏈與模型，預計在未來2年各夥伴廠商將陸續推出採用Helium技術的晶元。
【如今，業界正在加速推動創建一個擁有萬億互聯設備的世界，而要實現這一願景，我們必須找到行之有效的方法來擴展網路邊緣眾多受限設備的計算能力。通過提升這些設備的計算能力，開發人員能夠直接為設備編寫機器學習(ML)應用程序，並在設備本地實現自主決策，從而在提高數據安全性的同時，降低網路能耗、延遲和帶寬使用量。】
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