Arm的指令集架构(ISA)：实现从云端到边缘侧的对等

在年初举办的 2024 年国际消费类电子产品展览会 (CES)上，几乎每家汽车软件供应商都在展示云到边缘的开发解决方案。而这一趋势将持续贯穿整个 2024 年，为了加速汽车和物联网 (IoT) 应用中芯片与软件的开发和部署，在今年的 embedded world 2024 上，各大展商们也纷纷展示了各式各样的解决方案。

在这一切的实现源自于 Arm 的指令集架构 (ISA) 对等，也称为“环境对等”。ISA 对等是指在云端所使用的 ISA 与边缘侧（即实际设备端，例如在汽车行业中，则是泛指车辆中）使用的 ISA 完全或几乎完全相同。

得益于 Arm Neoverse 在云市场的成功，以及全新 Arm 汽车增强 (AE) IP即将于汽车领域的应用，这意味着在基于 Armv9 架构的云端和边缘侧已经实现了环境对等。如今，全球领先的云平台，如亚马逊云科技 (AWS)、Ampere、Google Cloud、Microsoft Azure 以及甲骨文等，正纷纷向汽车行业广泛提供基于 Arm 架构的计算云实例。

赋能软件开发者

对于软件开发者而言，ISA 对等至关重要，举个例子，在基于 Neoverse 的 AWS Graviton 上完成的任何开发工作，将与基于全新 Arm Cortex-A720AE 上构建的汽车应用和车辆实现几乎完全相同的对等。软件在云端完成构建和测试，经过重新编译后，完全相同的二进制文件可被直接部署到边缘侧的汽车中。二者的工具链完全相同，不存在会导致减慢开发流程的交叉编译或不同的驱动程序集。

CPU 指令映射虚拟机管理程序的创新有助于实现这一目标，它可以评估 ISA，然后将其传递到底层 CPU。这比传统的二进制转换器快上 1000 倍。它还可以实现整合的电子电气 (E/E) 架构，以满足现代软件定义汽车 (SDV) 的软件复杂性和性能需求。

虚拟平台的作用

要实现 ISA 对等，新的虚拟平台和这些平台支持的虚拟原型必不可少。以西门子 EDA 的 PAVE360 ADAS 虚拟参考平台为例，在汽车中基于 Cortex-A720AE 的虚拟原型的 ISA，与基于 Neoverse 的 AWS Graviton 这一云端的 ISA 完全相同，因此汽车应用程序便可以在云端完成开发，然后在边缘无缝部署。此外，在 AWS Graviton 上运行的 Corellium 自有建模技术，可提供具有功能代表性的新 Arm AE IP 虚拟原型，同时可满足高级人工智能 (AI) 工作负载和电子电气架构整合所需的高性能要求。

在今年的 embedded world 上，Arm 展示了以基于全新 Arm AE IP 的虚拟平台为基础的汽车软件解决方案堆栈，包括自动驾驶、先进驾驶辅助系统 (ADAS) 和车载信息娱乐系统 (IVI) 等方面的解决方案。

全新的软件开发方法

ISA 对等还意味着开发者更易使用新的软件开发方法和架构方式，比如协作式 CI/CD 流程。基于此，开发者能够更快、规模化地实现软件的构建、集成、测试、发布和部署。

然而，这也需要汽车行业做出巨大的改变，在过去很长一段时间里，整个行业一直采用“瀑布式”开发方法进行软件的构建和生产。但这些传统方法在现代软件开发环境中会造成阻碍，因此，现代的开发环境需要一种迭代性更强、更敏捷的方法来将开发流程细分成更小、更容易管理的增量。借助这种全新的开发方式，开发者能够更早的获得多次反馈，从而确保最终产品能够满足用户的需求。

在整个汽车市场中，软件开发并没有“通用”方法，因此就需要软件开发者确定适合自己的最佳开发实践。通过 SOAFEE 实现的云原生架构愿景是可参考的方式之一。它提供了基于标准的框架，可通过 ISA 对等在云端和汽车中实现混合关键性的工作负载。该方法被称为“容器化应用部署”，通过在云端构建的容器对汽车应用的软件进行测试和开发。

ISA 对等带来更多价值

ISA 对等的一大价值在于加快开发速度，这将为汽车行业节省大量时间和成本。新的开发流程和方式使开发者能够将更多的时间和精力用来测试和完善他们的解决方案，使软件解决方案发挥出更大的价值。这对汽车行业来说是双赢的结果，可以更快地开发和部署更高性能的软件解决方案。

Arm 是全球范围内唯一能在云端与边缘侧之间实现必要 ISA 对等的公司。Arm CPU 设计已广泛搭载于汽车应用程序中，并在云端取得了巨大的成功。基于 Neoverse 的云实例和面向汽车推出的全新 Arm AE IP 实现了几乎百分之百的 ISA 对等，能够进一步加快汽车开发速度。很多来自 Arm 汽车生态系统中领先的合作伙伴们已经开始基于这一优势，着手开发软件解决方案，用于面向现在和未来 SDV 的各种应用程序。

审核编辑：刘清