2020年09月04日 | arm 64位实时处理器Cortex-R82,5nm工艺，性能高达5.82 MHz

虽然Arm的芯片部门存在被出售的可能，但Arm公司的技术人员并没有停下脚步。

本周，Arm推出了其首款64位实时处理器，这是其Cortex-R系列的最新产品，其中包括Linux支持以及对企业存储应用的重视。该策略反映了使处理和分析更接近数据的日益增长的需求。

64位Cortex-R82添加了“计算存储”（computational storage）功能，例如通过内存管理选件支持Linux微服务和云本机软件开发。它还满足了解决更大内存容量的需求，该公司表示，这正在成为运行Linux或新兴计算存储设备时性能的障碍。

Arm指出：“计算存储就是使存储设备更智能，以便直接在存储数据的地方处理数据。”

根据工作负载测试，Cortex-R82的性能比以前的Cortex-R5和-R8提高了一倍，同时还集成了公司在包括驱动器控制器在内的传统企业存储基础架构中的优势。传统上，存储控制器运行裸机工作负载。为了扩展这些功能，Cortex-R82包括一个可选的内存管理单元，它允许操作系统直接在存储控制器上运行。

Arm存储解决方案总监Neil Werdmuller说，这为在基于Linux的微服务上运行提供了“新的和改进的应用的机会”。该公司表示，实时处理器还提供其Neon技术，用于加速机器学习工作负载，这些工作负载占据了企业数据中心中许多计算存储需求。

R82处理器还旨在解决诸如内存访问障碍之类的性能不足，以及企业对运行基于Linux的服务的需求不断增长。Werdmuller在博客中指出：“需要具有更高可寻址空间的更高性能，实时计算以及运行Linux以支持下一代计算存储设备的能力。”

除了Linux支持外，实时处理器还可以访问高达1Tb的DRAM地址空间，同时为不同的工作负载重新分配计算资源。同时，可选的内存管理单元支持Linux和其他高端操作系统以及应用程序代码和一长串的数据库应用程序。

“运行Linux的能力为开发人员提供了一套全新的软件工具和技术，例如Docker和Kubernetes，可用于其存储应用程序，从而提供了一种加速的实现方法，” Werdmuller补充说。

Arm推出了越来越多的芯片，他们强调，本地数据处理是通过消除大文件移动以及其他架构调整来减少延迟的一种方式。这种转变带来的收益包括数据库加速，更快的数据分析和更快的应用，例如流应用程序的图像和视频处理。

Arm的计算存储方法旨在通过用简单的“操作”请求代替来自存储的传统数据调用来简化数据存储，检索和处理。该前端步骤消除了移动数据的需要，而无需在交付所需结果之前处理存储中的操作请求。

Arm表示，该方法旨在解决数量不断增长的数据驱动型工作负载，例如机器学习模型，这些工作负载已超过当前数据中心服务器的容量。同时，Linux支持扩展了“驱动器”工作负载的范围。

Werdmuller表示：“直接在驱动器上运行Linux和相关的软件工具有助于计算工作量管理和文件系统识别，以执行驱动器上的计算并生成有关驱动器的见解，从而大大减少了数据移动，延迟和能耗。”

灵活的存储控制器还可以实现平衡，从而可以根据需要调整控制器上运行的不同工作负载类型。例如，R-82将在高峰需求期间促进实时存储工作，然后在非高峰时段切换到数据分析任务。

Arm表示，Cortex-R82四核集群基于5纳米工艺技术打造。群集配置集成了1Mb的L2共享缓存。最大时钟频率超过1.8 GHz，根据CoreMark CPU和嵌入式微控制器基准测试，性能最高可达5.82 MHz 。

据了解，Cortex-R82支持的Linux OS发行版包括Red Hat Enterprise Linus，SUSE和Ubuntu。

到目前为止，上一代 R 处理器都是基于前代 Armv7-R 或 ArmV8-R 的 32 位架构，比如 Cortex-R52。多年来，这对于部署这些处理器的用例来说还是不错的，也足够了。然而，在现代产品中，我们看到更大内存寻址的设计变得必要。例如，现代固态硬盘在其控制器上经常使用高达 2GB 的 DRAM 内存，这接近于 R8 CPU 的 32 位 4GB 内存寻址限制。

新的 Cortex-R82 增强了核心，使其性能比 R8 提升了 2 倍，使用了更宽的物理寻址空间，最高可达 1TB，这与系统的其他部分是一致的。Arm 目前并没有透露太多关于 R82 的微架构，以及它与 R8 的不同之处，但我们猜想随着向 Armv8-R 架构的转变，会有一些重大的变化。

从架构和微架构方面来看，这里一个重要的新增功能是可选择加入用于 SIMD 处理的 NEON 单元，包括新的点产品指令。这将使处理器本身具有更高性能的并行处理计算能力，使 SSD 控制器设计者等客户的设计更具灵活性。

微架构的另一大变化是加入了 MMU，这使得 Cortex-82 实际上可以作为 Linux 等丰富操作系统的通用 CPU。如果处理器可以自己运行自己的操作系统，这对于 -R 系列未来的目标市场可能性来说，其实是一个相当大的变化。Arm 的产品介绍主要集中在存储控制器上，既能像现在这样运行实时工作负载，又能加入丰富的操作系统，以实现更复杂的算法和更高层次的应用，而这些在裸机和实时操作系统上是不太可行的。

随着存储市场的发展，我们看到合作伙伴提出的最大要求之一就是灵活性。Cortex-R82 处理器的新特性让合作伙伴有可能设计出多达 8 个内核的多核实现，并根据软件中的外部需求调整存储控制器上运行的工作负载类型。例如，停车场会经常使用视频监控来识别车牌信息，而这些车牌信息以后会被用于计费。在白天，车辆登记车牌数据会被收集，这意味着大部分核心被用于密集存储。到了晚上，这些核心将用于处理计费数据，并将调整进行所需的数据分析和机器学习。随着存储控制器越来越多样化，以应对不同的市场和功能，Cortex-R82 提供的架构可以提供这种极度的灵活性 -- 降低成本和上市时间。

Arm 表示，目前 85% 的存储解决方案都使用 Cortex-R 处理器，因此新的 R82 很可能代表着性能的大跃进，并为厂商在未来设计中设计新的差异化功能提供了新的可能性。