arm多重計算架構創新構建未來人工智能需求

　　計算領域的發展重新構建了我們的生活，由計算產生的大數據被收集、存儲和處理，然后又被分析和探究，這些龐大數據也因此引領了一個人工智能的世界。展望未來，Arm將從尖端技術，開放生態，產業資本三個方面加大戰略部署和投資力度，協同兩百多個國內合作伙伴打造了涵蓋幾乎所有電子信息產品的開放式創新生態系統。那么最近arm在計算架構上有哪些創新和舉措，來開拓更智能的生活體驗?

　　人工智能時代，PSA平臺用“芯”守護安全

　　未來是人工智能的時代，據調查顯示，50%的人認為無人駕駛更安全，47%的人更傾向于AI醫生，那么安全則是重中之重，為此，arm近期推出了首個行業通用框架——平臺安全架構PSA，打造安全的互聯設備，用“芯”守護物聯網行業安全。

　　據統計，截至目前為止arm生態系統合作伙伴已經出貨超過1,000億顆基于arm的芯片，預期從現在到2021年將出貨另外1,000億顆基于arm的芯片。這也意味著arm和arm生態系統所肩負的重任，共同確保日益多樣化的互聯設備能夠基于通用的安全基礎。arm認為從端到云的整個產業價值鏈，安全都不應該是事后彌補措施。

　　雖然如此，越來越多接入互聯網的設備在追求安全性的同時，希望仍能保留使它們極富創新精神且獨一無二的多樣性。對此arm推出首個行業通用框架——平臺安全架構(PSA，Platform Security Architecture)，用以打造安全的互聯設備。該舉措旨在為萬物互聯奠定可信基礎，從而加速實現“2035年全球一萬億設備互聯”的宏偉愿景。實現該項愿景，不僅需要人們具備更多保護設備安全方面的知識，還需要人們信任科技行業正在竭盡所能地保護數據。這并非易事，因為這需要與黑客不斷較量，而他們正無休止地尋找漏洞，并將其作為切入點侵入我們的生活。

　　PSA可提供具有代表性的物聯網威脅模型和安全分析;基于關鍵安全原則的硬件和固件架構規范，為設計端點設備定義了最佳實踐方法;Trusted Firmware-M，符合固件規范的開源參考。目前中國業內領先企業已經支持PSA。arm正積極行動讓其合作伙伴們能夠全面地進行PSA架構測試，希望能在2018年第一季度正式推出規格及軟件的公開版本前使其更加完善。arm及其生態系統合作伙伴以及整個產業都要加快腳步，所有產業價值鏈中的各個環節都需要遵循指導準則，安全不再是可有可無的選項。

　　邊緣計算漸熱，Mbed Edge實現邊緣側網關管理

　　在物聯網應用中，我們看到商務樓宇、精準農業和互聯廠址、智能家居等應用有很大的發展機遇。與此對應的，邊緣計算逐漸走入人們視野。邊緣計算是管理云計算系統的更新方式，數據處理在更接近于數據源的網絡“邊緣”完成。使用本地處理器和存儲作為應用的主要計算設備，減少了從中央遠程數據中心來回傳遞所有信息的時間。隨著計算越來越復雜并且需要處理更多數據，使用本地計算能力可以幫助降低延遲。例如，人工智能程序中，算法可以在一秒內作出數百個決策。在工業生產中，多個處理器同時接收輸入并協調響應。在AR系統中，程序實時合成高清圖形和地理空間數據。

　　物聯網網關獲得本地計算資源有兩大好處。首先，它使得網關無需接收云端的指令就可以驅動簡單的應用程序。例如一條監控生產線上壓力水平的簡單規則，如果氣壓達到某個閾值，它可以切斷整條生產線，無論云端是否可用，這條規則都應該處于工作狀態。其次，在很多情況下，原始數據流如果運行正常，就不必都通過云端，而可以在邊緣被處理，尤其是當通過按流量計費的網絡 (比如蜂窩網絡) 連接到云端時。

　　為此，arm將Mbed Cloud的物聯網設備管理功能擴展，支持配置 Mbed Edge的物聯網網關實現設備的接入、控制和管理。Mbed Edge具備三大重要功能：支持非IP網絡協議，邊緣計算和網關管理。

　　協議轉換：許多傳統連網設備使用的通信協議與IP網絡協議不兼容，比如 Modbus和BACnet，Mbed Edge可以轉換這些協議，使得這些設備與基于IP網絡協議的設備一樣由Mbed Cloud管理起來。

　　網關管理：Mbed Edge的一系列新特性可以提升物聯網網關的持續服務能力，最大程度縮短代價高昂的停機時間。關鍵性能包括預警通知，流程、資源和接口管理，還有詳細本地診斷能力。

　　邊緣計算：Mbed Edge將提供本地應用執行環境以及相關的計算資源，從而在網關上即可進行規則運算和數據處理。如此，即使本地網絡與外網斷開連接，本地業務仍然可以持續進行，降低對生產力的影響。

　　關于今后的規劃，arm表示Mbed Edge主要計劃實現兩塊能力發展，一個就是涉及設備，另一個是涉及云端，尤其針對身份識別，訪問路徑管理，以及其他相關能力，arm將再添一個管理層到設備之上，實現設備的網關管理和通信。

　　四大顛覆性技術推動顯示技術的創新

　　隨著智能手機上日常所播放的內容日益復雜，因此能在室內和戶外的各種環境下瀏覽手機內容成為我們所面臨的挑戰。從虛擬現實游戲到 HDR 視頻回放，高品質的內容呈現對于實現出色的用戶體驗而言至關重要。畢竟移動顯示技術所帶來的絕妙視覺體驗是新設備的一大重要賣點。Arm觀察到幾項顛覆性趨勢正推動顯示技術的創新:

　　VR頭戴式設備必須讓屏幕靠近雙眼，因此為了確保觀看影像的質量，必須在相同面積的屏幕中呈現更多像素。此外，為了降低整體延遲以及在LCD VR面板上達到更低的殘影，就需要每秒高達120幀率的高幀率。相較于非VR應用，VR應用對于像素的要求可說是前所未見的倍數成長，這就促使設計復雜度和系統帶寬的顯著增加。這對移動設備的能效和單位面積成本提出了重大挑戰。

　　高動態范圍 (High Dynamic Range) 對于提高影像保真度來說是關鍵步驟，HDR能夠賦予影像更為飽滿的色彩以及亮度等功能，從而更貼近使用者的真實體驗。由于顯示終端的面板功能不盡相同，若想要同時在HDR以及SDR顯示屏幕上都能瀏覽HDR內容將會對顯示子系統造成挑戰。

　　多重窗口模式 ，之前僅能在桌面計算機上執行，它允許多個執行任務能在屏幕上同時呈現。窗口大小的調整與設定，取決于應用程序與系統控制所定義的限制。從系統設計層面來說，啟動多重窗口功能非常重要，高級顯示解決方案中所具備的增強Android 窗口迭加功能(Android Window Composition)允許用戶在其移動設備上執行多項任務，并實現與臺式機一般無二的效率體驗。

　　種類多樣的面板與接口的類型，需要顯示技術持續成長以獲得支持，特別是當日益復雜的內容越來越多，同時必須在應用處理器及面板的顯示驅動互連間達到功能優化。從HDR到SDR，如果媒體要能夠呈現我們所期待的飽滿色彩以及清晰影像，顯示流水線必須依照面板效能將內容正確輸出，并聰明地避免無謂的帶寬浪費。

　　上述這些趨勢不僅增加了吞吐量的需求，更對整體系統效能形成嚴苛的考驗，也為采取整合策略的arm顯示解決方案創造了市場機會。

　VR設備興起4K需求，全新顯示IP帶來用戶體驗新境界

　　在上述四大趨勢推動下，有鑒于VR帶動市場對高端移動設備屏幕的需求逐漸上升，4K以上分辨率以及更高的幀率，衍生出不少系統效能方面的難題。市場對優質移動顯示的需求日漸增長。然而，4K以上分辨率以及更高的幀率也衍生出不少系統效能方面的挑戰，因此業界急需一款優化的顯示處理器。

　　為此arm推出全新顯示解決方案，其中包含Mali-D71顯示處理器、CoreLink MMU-600和Assertive Display 5。新顯示解決方案以arm IP為開發基礎，提升設備效能，并采用智能解決方案應對所有來自顯示技術的挑戰。arm計算產品事業群營銷總監Ian Hutchinson表示，“arm在顯示技術領域有著豐富的發展歷史。2013年，arm通過并購成立了現在的顯示IP產品線，隨后，第一代顯示處理器IP接踵而至。2016年，我們發布了Mali-DP650并完成了Apical的并購，將Assertive Display納入產品陣營。為了應對顯示技術在虛擬現實, 高動態范圍, 多窗口模式以及眾多面板與接口上所帶來的挑戰1，我們推出了全新架構——Komeda以應對這些趨勢。Komeda為我們全新、真正的集成顯示解決方案奠定了基礎，該解決方案包含了Mali-D71顯示處理器、CoreLink MMU-600 和 Assertive Display 5。”

　　據介紹，Mali-D71的優勢包括：

　　降低30%的系統功耗： Mali-D71使用固定功能的硬件組件實現迭加、旋轉、高質量縮放、以及其他圖像處理功能，降低GPU的工作負荷。這些操作會在流水線的最后階段進行，也就是在傳送最后輸出訊號到屏幕，這意味著GPU完全不需要參與這些運作。

　　2倍的面積利用效率：相同面積情況下，Mali-D71比前一代Mali-DP650擁有更出色的表現。在只驅動一個顯示屏的時候，Mali-D71可以重復使用第二個顯示核心的資源，從而處理更多圖層，實現性能翻倍。

　　4倍的延遲容忍度： 相較于前一代的Mali-DP650，Mali-D71能在處理相同資料吞吐量的情況下，容許系統總線上4倍的延遲，這要歸功于對內存子系統的大幅優化。這對于呈現4K分辨率、輸出幀率多達120 fps的高性能的顯示處理來說十分重要。顯示處理器必須優化它使用系統總線的時間，當沒有顯示的時候，以毫秒方式預取像素，這樣在緩沖區才能一直保有足夠的內容，實現更高的延遲容忍度。

　　2倍的像素吞吐量：在全新的并行模式(side-by-side)下運行時，Mali-D71能夠在非常低的功率范圍內，達到前所未有的2倍像素吞吐量，并呈現極致的VR 4K120高分辨率。

　　此外，CoreLink MMU-600可幫助實現安全, 高效的數據流，Assertive Display 5則可以在任何光線條件下實現高質量HDR觀看體驗 。這三個產品共同助力arm合作伙伴與OEM廠商開發創新解決方案，順應現今顯示技術的顛覆式發展。得益于arm顯示解決方案，顯示IP現在能為設備制造商提供真正的競爭優勢，不僅能改善用戶經驗，還能降低功耗并延長電池續航力。