Чипы нового поколения Cortex-R для полноценной работы Linux и Android

ARM анонсировала встроенную версию своей архитектуры ARMv8, которая добавит виртуализацию и облегченную поддержку Linux к процессорам Cortex-R следующего поколения.
Архитектура ARMv8-R является 32-разрядной, но заимствует функции 64-разрядной ARMv8-A, такие как аппаратная виртуализация и более продвинутый MPU, позволяющие критически важным для безопасности встроенным приложениям, таким как автомобильные компьютеры, запускать ОСРВ, чистый код, и Linux и Android на одном процессоре.

Следующее поколение процессоров Cortex-R будет использовать новую архитектуру ARMv8-R, поддерживающую более надежные дистрибутивы Linux и Android.
Ключевым улучшением для 32-разрядного ARMv8-R является наличие «голого металлического» гипервизора, который вместе с включением архитектуры системы виртуальной памяти (VMSA) аналогичен тому, который используется в 64-разрядном ARMv8-A (Cortex-A53). и Cortex-A57), могут поддерживать как виртуальные, так и защищенные системы памяти на одном процессоре.
Говорят, что благодаря VMSA эта возможность стала возможной без ущерба для скорости отклика в реальном времени и изоляции процессов ядра RTOS.


Архитектура ARMv8-R

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

В ARMv8-R по-прежнему отсутствует полноценный модуль управления памятью (MMU), что делает невозможным, например, запуск полноценной ОС, такой как Ubuntu или Windows.
Тем не менее, с помощью гипервизора и улучшенной защиты памяти, которая, как утверждается, значительно сокращает время переключения контекста, его модуль защиты памяти (MPU), как говорят, значительно улучшен, обеспечивая поддержку более надежных дистрибутивов Linux.

Как и в случае с современными процессорами Cortex-R, похоже, что операционные системы реального времени (RTOS) будут по-прежнему править на этих будущих процессорах Cortex-R.
ARM перечисляет Green Hills Integrity, ядро ​​Mentor Graphics и eT-Kernel eSOL в качестве вероятных лицензиатов.
Тем не менее, процессоры ARMv8-R также смогут одновременно работать с «голыми железными» (без ОС) и полноценными «богатыми» дистрибутивами Linux.
По словам ARM, дистрибутивы Linux по-прежнему должны быть легковесными, но они могут включать графический интерфейс и даже могут быть основаны на Android.

Поддержка Linux нынешних процессоров Cortex-R и даже более похожих на микроконтроллеры процессоров Cortex-M ограничивается uClinux , ультралегким, довольно ограниченным дистрибутивом, для которого не требуется MMU.
Процессоры Cortex-R и –M, работающие под ОС RTOS, также иногда интегрируются с процессорами Cortex-A под управлением Linux в таких системах на кристалле, как NAS-ориентированные StrataGX BCM5862x от Broadcom, которые объединяют ядра Cortex-A9 и Cortex-R5.
Тем не менее, будущие разработки Cortex-R смогут выполнять аналогичные функции на одном ядре.


ARMv8-R MPU операции

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Усовершенствования ARMv8-R по сравнению с современными чипами Cortex-R включают добавление того же набора команд NEON SIMD, который предусмотрен в процессорах Cortex-A, тем самым улучшая обработку сигналов изображения.
ARMv7-R технически поддерживал NEON, но это было настолько невыполнимо, что никогда не было реализовано в кремнии.
Это изменится с ARMv8-R.

Другие дополнения включают более базовое исправление ошибок пакета данных, такое как CRC, и поддержку встроенных методов программирования, таких как автоматическое генерирование кода на основе моделей.
ARM сообщает, что процессоры будут поддерживать стандарты совместимости и безопасности автомобилей и промышленности, включая AUTOSAR, ISO 26262 и IEC 61508.

Автомобильные приложения прокладывают путь

ARMv8-R разработан для встроенных процессоров реального времени для использования в автомобильной электронике и других интегрированных приложениях безопасности и управления, говорит ARM.
Технология представляет особый интерес для автопроизводителей, которые хотят интегрировать свои информационно-развлекательные (IVI) и телематические системы в автомобиле, сохраняя при этом их безопасность и изоляцию друг от друга.
По словам ARM, появление новых усовершенствованных систем помощи водителю и средств связи между автомобилями является особой целью.

По словам ARM, неавтомобильные приложения могут включать медицинские устройства, средства автоматизации производства и человеко-машинный интерфейс (HMI).
Например, говорит компания, «микроконтроллер, включающий процессор ARMv8-R, мог бы размещать Linux для графического управления и сетевых функций наряду с рабочими нагрузками операционной системы в реальном времени, такими как управление двигателем».

До тех пор, пока не появятся эти по-настоящему встраиваемые мульти-ОС процессоры Cortex-R, ориентированные на автомобили продукты, такие как Mentor Embedded Hypervisor, делают промежуточный шаг, позволяя нескольким процессорам запускать разные ОС и реализации на «голом железе» на одной и той же SoC Cortex-A с помощью помощь ARM TrustZone.
Теперь процессоры, основанные на ARMv8-R, смогут выполнять аналогичные действия по жонглированию на гораздо более энергоэффективной платформе Cortex-R.

Mentor Graphics является одним из первых сторонников этой технологии и предоставила отзыв: «Поддержка Mentor архитектуры ARMv8-R позволит как лицензиатам ARM, так и разработчикам встраиваемых систем создавать инновационные решения для автомобильных, промышленных и критически важных приложений», - заявил Гленн. Перри, генеральный директор подразделения встраиваемого программного обеспечения Mentor Graphics ». Наши общие клиенты могут использовать эту инновационную архитектуру, опережая доступность кремния с помощью виртуальных прототипов, а также когда устройства на базе ARMv8-R доступны с компактной энергоэффективной Nucleus RTOS, Mentor Embedded Linux, технологии виртуализации, решения AUTOSAR и инструменты Sourcery CodeBench ».

ARM не использует термин «Интернет вещей» (IoT) в объявлении, но ARMv8-R, по-видимому, охватывает по крайней мере часть этого рынка, который варьируется от процессоров Cortex-A5 на старшем уровне до микроконтроллеров Cortex-M4 на нижнем конце.
ARM только что выпустила официальный документ, разработанный совместно с The Economist, под названием «Индекс деловой активности в Интернете: темп спокойной революции» [PDF], в котором были опрошены 779 руководителей компаний из 19 различных отраслей.
Опрос показал, что 75 процентов предприятий активно изучают приложения IoT, а 94 процента считают, что это окажет серьезное влияние в течение трех лет.

Единственной вехой ARM для развертывания ARMv8-R является появление инструментов ARM DS-5 и поддержки Fast Models для платформы в третьем квартале 2014 года. Это указывает на явную возможность доступности кремния в 2015 году.

Студия разработки DS-5 5.16

В этой новости на ARM TechCon на этой неделе ARM анонсировала новую версию 5.16 DS-5 Development Studio, в которую добавлена ​​поддержка отладки и оптимизации встроенного программного обеспечения на основе ОСРВ.
В частности, DS-5 теперь поддерживает ARMv8, 64-разрядные процессоры серии Cortex-A50, в том числе Cortex-A57 и Cortex-A53, работающие с программными стеками на основе «голого железа», RTOS или Linux.

DS-5 использует технологию трассировки, доступную в большинстве микроконтроллеров Cortex-M, для сбора данных об активности задач RTOS, счетчиках производительности оборудования, событиях программного обеспечения и образцах счетчика программ.
Результаты затем представляются в виде набора отчетов.
Несмотря на эту ОСРВ и поддержку «голого железа», ожидается, что процессоры Cortex-A50 будут в основном работать на таких современных ОС, как Linux, Android и iOS.

Дальнейшая информация

Более подробную информацию о ARMv8-R можно найти в объявлении ARM ARMv8-R , которое связано с более глубоким и техническим техническим документом.