Neue Mikroarchitektur für Cortex-M

KI auf Mikrocontrollern mit Armv8.1-M und Helium

14. Februar 2019, 15:00 Uhr | Joseph Yiu, Senior Principal Engineer bei Arm, und Frank Riemenschneider

Fortsetzung des Artikels von Teil 4

Migration der Software auf Armv8.1-M und Fazit

Bestehende Armv8-M-Software kann auf Armv8.1-M ausgeführt werden, um eine einfache Softwaremigration zu ermöglichen. Genau wie Armv8.0-M unterstützt Armv8.1-M die Sicherheitserweiterung TrustZone, die die Sicherheitsanforderungen für vernetzte Produkte, wie zum Beispiel IoT-Geräte, erfüllt. Um die Vorteile der neuen Funktionen zu nutzen, werden verschiedene softwarebezogene Updates erforderlich:

  • C-Compiler müssen aktualisiert werden, um neue Anweisungen zu unterstützen. Die Arm-C-Spracherweiterung (ACLE) muss neue intrinsische Funktionen für neue Anweisungen einführen. Der Prolog und der Epilog von Secure APIs sollten ebenfalls verbessert werden, um das Speichern und Wiederherstellen von ungesichertem FPCXT zu ermöglichen. Compiler-Anbieter können auch erweiterte Optimierungen hinzufügen, um die Vorteile der niedrigen Overhead-Schleifen und neuen Anweisungen zu nutzen und möglicherweise die automatische Vektorisierung auf helium-fähigen Systemen zu unterstützen.
  • Debugger benötigen Updates zur Unterstützung neuer Funktionen und neuer Architekturregister (zum Beispiel VPR).
  • Um die Vorteile neuer Sicherheitsfunktionen wie neuer MPU-Attribute nutzen zu können, muss ein RTOS-Echtzeitbetriebssystem aktualisiert werden. Zusätzliche Updates sind auch erforderlich, um unprivilegiertes Debugging zu unterstützen, wenn diese Funktion für das Gerät erforderlich ist.
  • Arm-Trusted-Firmware für Armv8-M muss aktualisiert werden, um neue PXN-MPU-Attribute und unprivilegierte Debug-Erweiterungen zu unterstützen.
  • Neue CMSIS-CORE-Header und CMSIS-DSP-Bibliotheken werden verfügbar sein. Die erweiterte CMSIS-DSP-Bibliothek nutzt die Vorteile des Helium-Befehlssatzes, um eine deutliche Steigerung der Rechenleistung zu erreichen.

Fazit 

Armv8.1-M enthält viele Verbesserungen. Ein wesentlicher Bestandteil ist die M-Profil-Vektorerweiterung Helium (MVE), die effiziente Signalverarbeitung und maschinelle Lernanwendungen auf einem Mikrocontroller ermöglicht. Gleichzeitig beinhaltet Armv8.1-M weitere Verbesserungen des Befehlssatzes, Sicherheitsverbesserungen, Debug-Features und auch Verbesserungen der Zuverlässigkeit von eingebetteten Systemen. Arm wird seinen Lizenznehmern in der Zukunft entsprechende CPU-IP anbieten, wann, ist offiziell noch nicht bestätigt. Die DESIGN&ELEKTRONIK tippt entweder auf die embedded world 2020 oder im Best Case sogar schon auf Arms Entwicklerkonferenz TechCon im Oktober 2019. (fr)

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  1. KI auf Mikrocontrollern mit Armv8.1-M und Helium
  2. Helium-Funktionen
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  5. Migration der Software auf Armv8.1-M und Fazit

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