ARM oznamuje procesor Cortex-R52: Deterministický a bezpečný, pro ADAS a další

Přesto, že v té době nepřilákala příliš mnoho pozornosti, 2013 ARM oznámila architekturu ARMv8-R. Aktualizace architektury ARM pro procesory v reálném čase, ARMv8-R byla vyvinuta pro podporu platformy v reálném čase přidáním podpory pro novější funkce, jako je virtualizace a ochrana paměti. V té době společnost neoznámila konkrétní architekturu CPU, ale spíše ohlásila samotnou architekturu.

Nyní těsně pod 3 rokem, ARM dnes oznámila svůj první ARMv8-R CPU design s Cortex-R52. Aktualizace třídění na stávající Cortex-R5 ARM je R52 první implementací společnosti ARMv8-R. R52 specificky využívá mnoho nových funkcí podporovaných architekturou a současně zlepšuje výkon. ARM představuje nové jádro procesoru na trzích, které potřebují kritický bezpečnostní CPU - trh, který byl v pořádku v řadě Cortex-R - kde deterministická povaha modelu provedení CPU je rozhodující pro zajištění rychlého a přesného provedení.

Zatímco se soustředění na dnešní oznámení designu CPU týká funkčnosti a užitečnosti mikroarchitektury, ARM odhalila trochu o tom, jak je Cortex-R52 uspořádán pod kapotou. Mikroarchitektura je přímý vývoj předchozí Cortex-R5. To znamená, že se podíváme na potrubí pro provádění objednávek s dvojitou záležitostí s délkou potrubí 8. Obecně řečeno, tento popis je velmi podobný popisu známých jader Cortex-A7 / A53, což znamená, že jde o optimalizovanou verzi základních prvků v reálném čase.

Vzhledem k tomu, že řada Cortex-R je zaměřena na determinismus a reakci v reálném čase na celkový výkon, ARM tyto jádry silně nepodporuje na základě výkonu. Ale přinejmenším v rámci rodiny Cortex-R mluví o zvýšení výkonu o více než 35% v běžných benchmarkech CPU. Důležitější pro tento trh, než je propustnost, je reakce: pro R52 ARM udělal nějakou specifickou práci, aby zlepšil výkon při přerušení vstupu a přepínání kontextu, zdvojnásobil to a dosáhl ohromného nárůstu 14u.

Velkým problémem je samozřejmě deterministická povaha CPU. Celá mikroarchitektura je optimalizována tak, aby se zabránilo proměnnému času, nedeterministickým operacím, což je důvod, proč je to procesor v pořádku. Tento návrh se rozšiřuje i na to, jak je spravována paměť, protože ARM se vyhýbá systému virtuální paměti a souvisejícímu překladu TLB ve prospěch modelu, který nazývá Protected System Memory Architecture (PSMA), který se používá ve spojení s MPU zpracovávat operace paměti bez překladu.

Z bezpečnostních důvodů má R52 několik různých odolností proti chybám, aby byla zajištěna přesnost. Pro tento návrh se vrátí vícestupňový krok zámku, který umožňuje dvěma jádrami R52 provést stejný úkol paralelně pro redundanci. A na paměťové straně záležitostí je ECC nabízen napříč oběma paměťovými sběrnicemi a samotnou pamětí, aby se zabránilo náhodným bitflipsům.

Mezitím společnost Cortex-R8 z hlediska nových funkcí pro vývojáře hardwaru implementuje jako součást ARMv52-R podporu virtualizace hardwaru. Stejně jako prakticky všechno ostatní v R52u je to také deterministické, přičemž hypervisor pracuje s MPU a nabídne každému hostujícímu OS vlastní část fyzického paměťového prostoru. Podle ARM je to obzvláště důležitý pokrok, jelikož předchozí způsoby rozdělení úkolů na CPU v reálném čase byly nedeterministické, což je zřejmý problém pro cílový trh.

Význam virtualizace v procesoru v reálném čase spočívá v tom, že umožňuje provádět více úkolů na R52 bez vzájemného ovlivňování. Ve velkých a složitých zařízeních (např. V automobilech) to umožňuje menší počet procesorů v zařízení, protože tyto úkoly mohou být konsolidovány na menší počet procesorů. Současně tuhé oddělení mezi úkoly znamená, že je možné spustit jak úkoly kritické z hlediska bezpečnosti, tak nekritické (ale přitom v reálném čase) na R52 společně s vědomím, že tyto úkoly nebudou přerušovat kritické bezpečnostní úkoly . U vozidel a dalších zařízení, kde existuje přísná bezpečnostní certifikace, je to obzvláště užitečné, neboť mohou být přidány další úkoly (prostřednictvím vlastního hostujícího OS), aniž by došlo k zneplatnění certifikace kritických bezpečnostních úkolů.

To je také důvod, proč jsou dřívější změny kontextu ARM a přerušení vstupu tak důležité. S hypervisorem, který se nyní nachází ve hře a více úloh, které jsou prováděny v jediném procesoru, má obrovská schopnost přepínat mezi úkoly zásadní význam pro to, aby umožnil více úkolů bez velkého výkonu z přepínání kontextu.

Konečně, pro potenciální trh s Cortex-R52, ARM tlačí na tři velké tradiční trhy pro procesory kritické v reálném čase a kriticky důležité pro bezpečnost; automobilové, průmyslové a lékařské. Všechny tři z nich významně využívají funkčnost v reálném čase a také se překrývá s bezpečností.

ARM se zajímá zejména o trh ADAS (Advanced Driver Assistance Systems), kde je Cortex-R součástí celého systému ARM IP. Úplné nastavení ADAS od začátku do konce by využilo všechny tři typy procesorů - M, R a A - s Cortex-R, který by se zabýval rozhodováním v reálném čase a prováděním těchto rozhodnutí, zatímco Cortex-A by byl použit k ovládání senzoru vnímání / interpretace a Cortex-M by byl v mnoha z jednotlivých senzorů.

Obalové věci, stejně jako u většiny ostatních oznámení ARM IP, oznamuje, že Cortex-R52 vytváří předpoklady pro budoucí produkty. ARM v současné době nehovoří o konkrétních zákaznících, ale již mají řadu společností, které mají licencované ARMv8-R a budou potřebovat návrh CPU, který s nimi bude pracovat. Za tímto účelem bychom měli vidět, jak se Cortex-R52 začne objevovat pod kapotou různých zařízení v nadcházejících letech.

Zdroj

Napsat komentář

Tyto stránky používají Akismet k omezení spamu. Zjistěte, jak jsou vaše údaje komentářů zpracovávány.