arm 64位實時處理器Cortex-R82,5nm工藝，性能高達(dá)5.82 MHz

雖然Arm的芯片部門存在被出售的可能，但Arm公司的技術(shù)人員并沒有停下腳步。

本周，Arm推出了其首款64位實時處理器，這是其Cortex-R系列的最新產(chǎn)品，其中包括Linux支持以及對企業(yè)存儲應(yīng)用的重視。該策略反映了使處理和分析更接近數(shù)據(jù)的日益增長的需求。

64位Cortex-R82添加了“計算存儲”（computational storage）功能，例如通過內(nèi)存管理選件支持Linux微服務(wù)和云本機軟件開發(fā)。它還滿足了解決更大內(nèi)存容量的需求，該公司表示，這正在成為運行Linux或新興計算存儲設(shè)備時性能的障礙。

Arm指出：“計算存儲就是使存儲設(shè)備更智能，以便直接在存儲數(shù)據(jù)的地方處理數(shù)據(jù)?！?

根據(jù)工作負(fù)載測試，Cortex-R82的性能比以前的Cortex-R5和-R8提高了一倍，同時還集成了公司在包括驅(qū)動器控制器在內(nèi)的傳統(tǒng)企業(yè)存儲基礎(chǔ)架構(gòu)中的優(yōu)勢。傳統(tǒng)上，存儲控制器運行裸機工作負(fù)載。為了擴展這些功能，Cortex-R82包括一個可選的內(nèi)存管理單元，它允許操作系統(tǒng)直接在存儲控制器上運行。

Arm存儲解決方案總監(jiān)Neil Werdmuller說，這為在基于Linux的微服務(wù)上運行提供了“新的和改進(jìn)的應(yīng)用的機會”。該公司表示，實時處理器還提供其Neon技術(shù)，用于加速機器學(xué)習(xí)工作負(fù)載，這些工作負(fù)載占據(jù)了企業(yè)數(shù)據(jù)中心中許多計算存儲需求。

R82處理器還旨在解決諸如內(nèi)存訪問障礙之類的性能不足，以及企業(yè)對運行基于Linux的服務(wù)的需求不斷增長。Werdmuller在博客中指出：“需要具有更高可尋址空間的更高性能，實時計算以及運行Linux以支持下一代計算存儲設(shè)備的能力?！?

除了Linux支持外，實時處理器還可以訪問高達(dá)1Tb的DRAM地址空間，同時為不同的工作負(fù)載重新分配計算資源。同時，可選的內(nèi)存管理單元支持Linux和其他高端操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序代碼和一長串的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。

“運行Linux的能力為開發(fā)人員提供了一套全新的軟件工具和技術(shù)，例如Docker和Kubernetes，可用于其存儲應(yīng)用程序，從而提供了一種加速的實現(xiàn)方法，” Werdmuller補充說。

Arm推出了越來越多的芯片，他們強調(diào)，本地數(shù)據(jù)處理是通過消除大文件移動以及其他架構(gòu)調(diào)整來減少延遲的一種方式。這種轉(zhuǎn)變帶來的收益包括數(shù)據(jù)庫加速，更快的數(shù)據(jù)分析和更快的應(yīng)用，例如流應(yīng)用程序的圖像和視頻處理。

Arm的計算存儲方法旨在通過用簡單的“操作”請求代替來自存儲的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)調(diào)用來簡化數(shù)據(jù)存儲，檢索和處理。該前端步驟消除了移動數(shù)據(jù)的需要，而無需在交付所需結(jié)果之前處理存儲中的操作請求。

Arm表示，該方法旨在解決數(shù)量不斷增長的數(shù)據(jù)驅(qū)動型工作負(fù)載，例如機器學(xué)習(xí)模型，這些工作負(fù)載已超過當(dāng)前數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的容量。同時，Linux支持?jǐn)U展了“驅(qū)動器”工作負(fù)載的范圍。

Werdmuller表示：“直接在驅(qū)動器上運行Linux和相關(guān)的軟件工具有助于計算工作量管理和文件系統(tǒng)識別，以執(zhí)行驅(qū)動器上的計算并生成有關(guān)驅(qū)動器的見解，從而大大減少了數(shù)據(jù)移動，延遲和能耗。”

靈活的存儲控制器還可以實現(xiàn)平衡，從而可以根據(jù)需要調(diào)整控制器上運行的不同工作負(fù)載類型。例如，R-82將在高峰需求期間促進(jìn)實時存儲工作，然后在非高峰時段切換到數(shù)據(jù)分析任務(wù)。

Arm表示，Cortex-R82四核集群基于5納米工藝技術(shù)打造。群集配置集成了1Mb的L2共享緩存。最大時鐘頻率超過1.8 GHz，根據(jù)CoreMark CPU和嵌入式微控制器基準(zhǔn)測試，性能最高可達(dá)5.82 MHz 。

據(jù)了解，Cortex-R82支持的Linux OS發(fā)行版包括Red Hat Enterprise Linus，SUSE和Ubuntu。

到目前為止，上一代 R 處理器都是基于前代 Armv7-R 或 ArmV8-R 的 32 位架構(gòu)，比如 Cortex-R52。多年來，這對于部署這些處理器的用例來說還是不錯的，也足夠了。然而，在現(xiàn)代產(chǎn)品中，我們看到更大內(nèi)存尋址的設(shè)計變得必要。例如，現(xiàn)代固態(tài)硬盤在其控制器上經(jīng)常使用高達(dá) 2GB 的 DRAM 內(nèi)存，這接近于 R8 CPU 的 32 位 4GB 內(nèi)存尋址限制。

新的 Cortex-R82 增強了核心，使其性能比 R8 提升了 2 倍，使用了更寬的物理尋址空間，最高可達(dá) 1TB，這與系統(tǒng)的其他部分是一致的。Arm 目前并沒有透露太多關(guān)于 R82 的微架構(gòu)，以及它與 R8 的不同之處，但我們猜想隨著向 Armv8-R 架構(gòu)的轉(zhuǎn)變，會有一些重大的變化。

從架構(gòu)和微架構(gòu)方面來看，這里一個重要的新增功能是可選擇加入用于 SIMD 處理的 NEON 單元，包括新的點產(chǎn)品指令。這將使處理器本身具有更高性能的并行處理計算能力，使 SSD 控制器設(shè)計者等客戶的設(shè)計更具靈活性。

微架構(gòu)的另一大變化是加入了 MMU，這使得 Cortex-82 實際上可以作為 Linux 等豐富操作系統(tǒng)的通用 CPU。如果處理器可以自己運行自己的操作系統(tǒng)，這對于 -R 系列未來的目標(biāo)市場可能性來說，其實是一個相當(dāng)大的變化。Arm 的產(chǎn)品介紹主要集中在存儲控制器上，既能像現(xiàn)在這樣運行實時工作負(fù)載，又能加入豐富的操作系統(tǒng)，以實現(xiàn)更復(fù)雜的算法和更高層次的應(yīng)用，而這些在裸機和實時操作系統(tǒng)上是不太可行的。

隨著存儲市場的發(fā)展，我們看到合作伙伴提出的最大要求之一就是靈活性。Cortex-R82 處理器的新特性讓合作伙伴有可能設(shè)計出多達(dá) 8 個內(nèi)核的多核實現(xiàn)，并根據(jù)軟件中的外部需求調(diào)整存儲控制器上運行的工作負(fù)載類型。例如，停車場會經(jīng)常使用視頻監(jiān)控來識別車牌信息，而這些車牌信息以后會被用于計費。在白天，車輛登記車牌數(shù)據(jù)會被收集，這意味著大部分核心被用于密集存儲。到了晚上，這些核心將用于處理計費數(shù)據(jù)，并將調(diào)整進(jìn)行所需的數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)。隨著存儲控制器越來越多樣化，以應(yīng)對不同的市場和功能，Cortex-R82 提供的架構(gòu)可以提供這種極度的靈活性 -- 降低成本和上市時間。

Arm 表示，目前 85% 的存儲解決方案都使用 Cortex-R 處理器，因此新的 R82 很可能代表著性能的大躍進(jìn)，并為廠商在未來設(shè)計中設(shè)計新的差異化功能提供了新的可能性。