Hôm nay Arm công bố bổ sung mới nhất của mình cho dòng Cortex-M, Cortex M55 mới. Ngoài vi kiến trúc CPU mới mang đến một số cải tiến mới, chúng ta cũng thấy sự ra đời của IPU Ethos-U55 mới có nghĩa là được tích hợp với lõi M55 mới. IP mới Arm Arm có nghĩa là nâng cao khả năng học máy và suy luận của hàng tỷ thiết bị nhúng công suất thấp trong vài năm tới và mở rộng danh mục sản phẩm của mình cho các trường hợp sử dụng mới.
Chúng ta đã thấy Machine Learning trở thành từ thông dụng trong nhiều năm qua, nhưng ngày nay, hệ sinh thái đã phát triển đến mức nó không còn là một tính mới hoàn toàn mới, mà nhanh chóng trở thành một tính năng hữu ích đến mức nó ngày càng trở nên phổ biến triển khai trong các hệ thống và trường hợp sử dụng khác nhau trong ngành. Arm thấy thị trường AI điểm cuối đặc biệt là một lĩnh vực mà chúng ta sẽ thấy sự tăng trưởng bùng nổ trong những năm tới và đây là lĩnh vực mà Arm muốn thực hiện với các bản phát hành IP mới.
Cortex-M55 mới là IP thế hệ mới có liên quan mật thiết hơn với M33, nhưng mang đến một vài tiến bộ kiến trúc mới với nó hứa hẹn một số cải tiến hiệu suất và tính linh hoạt lớn khi nói đến học máy cũng như hướng dẫn vectơ.
Ethos-U55 là một máy gia tốc suy luận chuyên dụng của micro microPPU, dành cho CPU lớp Cortex-M và cung cấp hiệu suất và hiệu suất năng lượng của NPU chuyên dụng, hoặc động cơ MAC thường mang đến cho bảng – tất cả nằm trong dấu chân nhỏ tương tự của các IP lớp M.
Cortex-M55: Lõi CPU có khả năng hướng dẫn tùy chỉnh và hướng dẫn tùy chỉnh đầu tiên
Cortex-M55 mới rất quan trọng vì nó có lõi CPU Arm đầu tiên được công bố với cả khả năng Helium cũng như Hướng dẫn tùy chỉnh. Helium, có tên kỹ thuật thực sự là MVE (cho M-Profile Vector Extension), là phần mở rộng vectơ mới và các đơn vị thực thi vectơ chuyên dụng trong dòng xử lý lớp M, biến nó thành CPU đầu tiên trong phạm vi này có khả năng SIMD hướng dẫn. Việc bổ sung này giúp lõi mới tăng hiệu suất DSP lên gấp 5 lần và các hướng dẫn được tối ưu hóa cho khối lượng công việc ML kết hợp với MVE tăng thêm hiệu suất cải thiện 15 lần so với lõi M thế hệ trước.
Về mặt vi kiến trúc tổng thể, nó là một sự kế thừa cho M33 và kết hợp cải tiến cũng như cải thiện tần số sẽ thấy khối lượng công việc vô hướng tăng hiệu suất khoảng 20%, tùy thuộc vào cấu hình của nhà cung cấp. Lõi được thiết kế tập trung vào băng thông và cho phép MVE và khối lượng công việc ML mới yêu cầu nó, do đó, các cải tiến đã được thực hiện cho hệ thống con bộ nhớ, chẳng hạn như có giao diện 4x 32 bit cho TCM (Bộ nhớ được ghép chặt chẽ).
Ethos-U55: Arm micro đầu tiên microNPU
Arm đã tương đối muộn với bối cảnh NPU vì hầu hết các nhà cung cấp đã sử dụng kiến trúc IP của bên thứ nhất của họ trong các sản phẩm và hầu hết các nhà cung cấp ngày nay đều sử dụng các triển khai như vậy. Tuy nhiên, thị trường nhúng có một chút khác biệt và cần một thứ gì đó có diện tích thấp hơn và công suất thấp hơn so với những gì bạn thường sử dụng để triển khai trên các dòng lớn hơn như trên SoC di động, được bao phủ bởi Ethos-N của Arm IPU IPU.
U55 mới là NPU quy mô nhỏ có tỷ lệ từ 32 đến 256 MAC và yêu cầu ghép với NPU lớp Cortex-M. Arm didn đi vào các chi tiết cụ thể của kiến trúc vi mô, nhưng nó là một thiết kế rất gọn gàng, tập trung vào diện tích và hiệu quả năng lượng, cũng như có các dấu chân bộ nhớ nhỏ, bao gồm một số tính năng mà chúng ta thấy trong dòng N như giải nén trọng lượng. Chúng tôi nói rằng U55 cần được kết hợp với CPU loại M để đóng vai trò là bộ điều khiển, nhưng thực tế điều này không khác lắm so với những gì dòng N làm vì IP đó đã bao gồm CPU loại M. Khi nói đến kiến trúc của NPU, nó nói là khác biệt và không liên quan đến những người anh em lớn hơn của nó, và được thiết kế dành riêng cho các trường hợp sử dụng năng lượng thấp.
Về kích thước khu vực, việc triển khai 32 MAC nhỏ nhất của U55 được cho là có kích thước gấp khoảng 2 lần so với M55. Chúng tôi không có số liệu tuyệt đối để trình bày ở đây, nhưng về cơ bản, chúng tôi nói về các phân số của một mm².
Các cải tiến hiệu suất trong các hệ thống sử dụng M55 và U55 đại diện cho các bước tăng chức năng rất lớn so với các giải pháp thế hệ trước. Các số liệu mà Arm cung cấp bao gồm nâng cấp hiệu suất lên tới 50 lần so với hệ thống dựa trên Cortex-M7, đồng thời cải thiện hiệu suất năng lượng lên 25 lần.
Về nơi các IP mới sẽ được sử dụng, là rất nhiều hệ thống nhúng. Điều quan trọng cần hiểu ở đây là khối lượng lớn của các hệ thống như vậy sẽ thực sự là các hệ thống con của các chip hiện tại. Nếu chúng ta lấy di động làm ví dụ, bạn sẽ thấy các hệ thống con sử dụng IP bên trong cảm biến vân tay của điện thoại, chip âm thanh luôn lắng nghe cho các tính năng trợ lý giọng nói hoặc thậm chí sử dụng bên trong các hệ thống RF để tối ưu hóa khối lượng công việc như ăng ten điều chỉnh. Có hàng trăm bộ xử lý lớp M trong các thiết bị di động hiện nay có thể được hưởng lợi từ các khả năng ML, hầu hết chúng đều hoàn toàn trong suốt đối với người dùng.
Arm hiện đã cấp phép M55 và U55 cho các đối tác chính của mình và sẽ mở ra giấy phép phạm vi rộng hơn cho các khách hàng khác trong những tháng tới. Như thường lệ với IP, bạn nên mong đợi các sản phẩm sử dụng các thiết kế mới ở xung quanh 2 năm – nếu các nhà cung cấp từng công khai xác nhận xem họ có sử dụng các thiết kế trong sản phẩm của họ hay không.
