ARM发布Cortex-A76AE自动驾驶芯片架构

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。

“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。

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。

“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。

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。

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。

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。，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。

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。