Arm 发布 Cortex-A76AE 自动驾驶芯片架构,宣示车载系统市场主权-黑科技

汽车领域正在发生翻天覆地的变化。相比以前,现在汽车使用的电子设备越来越多,无论是普通的电子元件,还是特殊用途的处理器。放眼四望,几乎所有主流汽车制造商都在研发自动驾驶汽车,预示着未来的汽车将需要更复杂的 SoC。

可以预见,未来几年自动驾驶汽车的零部件需求将迎来爆发期。因此,不断有公司声称要推出专为此类车辆设计的解决方案也就不足为奇。9 月 26 日,全球领先的半导体知识产权(IP)提供商 Arm 推出了“安全就绪”(Safety Ready)计划,旨在为自动驾驶汽车提供解决方案。此外,Arm 还推出了代号为 Cortex-A76AE 的产品,为第一款专为自动驾驶汽车打造的处理器。

Arm 发布 Cortex-A76AE 自动驾驶芯片架构,宣示车载系统市场主权-黑科技

“安全就绪”计划

其实,Arm 进入汽车领域由来已久。自 1996 年,Arm 生产的通用型、实时型处理器就开始被各大车辆制造商使用。现在,Arm 的 IP 已广泛应用于 ADAS 系统(如防撞、巡航控制等)、连接、信息娱乐、动力总成控制和汽车其他组件。

Arm“安全就绪”计划是一项为期多年的计划,该计划旨在为自动驾驶汽车开发汽车增强型(AE)定制和半定制解决方案。目前,Arm 在为 L3 级自动驾驶提供解决方案,到 2020 年前后,将会为 L4 级和 L5 级自动驾驶提供相关产品。

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Arm“安全就绪”计划涵盖了公司现有的安全产品以及全新产品或未来产品,包括一站式软件、工具、组件、认证和标准。这些产品的开发采用了严格的功能安全流程,支持 ISO 26262 和 IEC 61508 的技术标准。

目前,Arm 仅谈及用于自动驾驶汽车的 Cortex-A76AE 处理器,但在此庞大的计划里面还包括基于 Helios 和 Hercules 微架构的汽车增强型处理器,并计划在 2020 年左右提供 Cortex-R 处理器的 AE 版本。虽然 Arm 正准备让其未来的 IP 更具 AE 风格,但当前仍会向汽车领域的 SoC 开发人员继续供应现有内核,例如 Cortex-A72、Cortex-R5、Cortex-R52、Cortex A53、Cortex-M4、Cortex-M7、Cortex-M44 等。

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“安全就绪”计划的实施将使汽车制造商获得 IP,并且使自动驾驶系统更节能、更廉价,从而降低整车制造成本。

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Arm 的 Cortex-A76AE:AE 家族的第一个成员

作为 Arm 首款集成功能安全的自动驾驶级处理器 Cortex-A76AE,该处理器有多达 16 个 Cortex-A76 内核,该内核具备 Arm v8.2 微体系结构的所有功能特性,包括可靠性、可用性和可维护性,并采用了分核-锁步(Split-Lock)模式来确保可靠性。

实际上,基于 Cortex-A76AE 的 SoC 可扩展至最多 64 核。除了含有通用计算核外,Arm 的自主计算复合体还集成了 Mali-G76 GPU、ARM的ML 处理器和其他必要的 IP。此外,所有复合体支持 Arm 的内存虚拟化和保护技术,可以完美实现 ML 和 NN 加速器的运行。

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根据 Arm 的官方表述,采用台积电 7nm 工艺技术制造的 30 瓦 16 核 Cortex-A76AE SoC 具有超过 250 KDMIPS 的计算性能,足以满足当今应用需求。如果用户想要更高的性能,可以构建更多内核,甚至多个 SoC。

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对于自动驾驶车辆而言,性能指标非常重要,现在 L3 级自动驾驶汽车一般可以同时运行多个程序。据雷锋网新智驾了解,ArmL5 级自动驾驶汽车的软件将包含 10 亿行代码,相比之下,用于波音 787 梦想飞机的软件才包含 1400 万行代码。

Arm 的 Split-Lock:硬件中的冗余计算

Cortex-A76AE 采用了关键技术分核-锁步(Split-Lock),该技术能让 SoC 开发人员采用两种模式使用内核:在分核模式下,群集中的两个(或四个)独立 CPU 可用于各种任务和应用程序,实现更高性能;在锁步模式下,CPU 将处于锁步状态,在群集中创建一对(或两对)锁步 CPU 运行相同的代码,若监控到异常,会向系统报错并让故障恢复机制接管(或至少会通知驱动程序),以实现更高汽车安全。

Arm 锁步模式在某种程度上类似于惠普的 NonStop 容错系统,但关键区别在于 Arm 的解决方案完全依赖于硬件,因此可以兼容任何软件,像 AutoWare、Deepscale、Linaro、Linux、QNX 等软件都能获得支持。

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为满足汽车安全最高等级 ASIL-D 应用,Arm 采用了锁步群集,对安全至关重要。相比之下,分核群集适用于信息娱乐等 ASIL-B 应用。鉴于 Arm 在硬件方面的灵活性,任何汽车制造商都可以使用分核-锁步模式来运行几乎所有软件,同时确保高性能和零差错。

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来源:雷锋网