Arm推出兩款歷來AI最強新IP：一場來自性能的盛宴！

2020年2月11日 21ic中國電子網(wǎng) 訊 – Arm今日宣布推出兩個新的IP，包括全新機器學(xué)習(xí)(ML) IP：Arm® Cortex®-M55處理器和Arm Ethos™-U55神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器(NPU)。據(jù)了解，Cortex-M55是目前為止，Arm歷來AI能力最強大的Cortex-M處理器，而Ethos-U55則是針對Cortex-M推出的首款microNPU。

據(jù)Arm介紹，此次宣布推出的兩款I(lǐng)P將作為人工智能（AI）平臺新增的重要生力軍，AI正在改變我們生活中所有的事物，這便是Arm此次推出兩款新IP的背景。

就如本次疫情，智慧醫(yī)療所發(fā)揮的作用不言而喻，當(dāng)然Arm中國也在本次疫情中向相關(guān)組織捐贈500萬元人民幣并積極幫助相關(guān)組織協(xié)調(diào)醫(yī)用物資資源；而近年來的工業(yè) 4.0 從自動化到自主化的變革也正是人工智能發(fā)展的重要因素之一；另外，以數(shù)字助理將日常事務(wù)簡單化以及智慧城市也是與每一個人息息相關(guān)的。

圖1：AI正在改變生活中的一切

根據(jù)Arm的規(guī)劃，Arm將為超過十億的終端設(shè)備賦予 AI 性能。據(jù)Arm 資深副總裁暨車用與物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部總經(jīng)理Dipti Vachani表示：“要讓AI無所不在，設(shè)備制造商與開發(fā)人員必須在數(shù)十億、乃至數(shù)萬億個設(shè)備上實現(xiàn)終端機器學(xué)習(xí)能力。我們的AI平臺增添這些生力軍后，即便在最小的設(shè)備上，終端機器學(xué)習(xí)也將成為新常態(tài)，不會再有遺珠之憾，從而讓AI的潛力可以在范圍寬廣的、正在改變我們生活的應(yīng)用當(dāng)中得以安全、有效地發(fā)揮。”

Arm表示，AI 的發(fā)展從云端到邊緣端，現(xiàn)在也逐漸延伸到終端設(shè)備，正因Arm的目標(biāo)是要可在任何設(shè)備上發(fā)揮出AI的真正實力，在此背景下，便推出了Cortex-M55處理器和Ethos-U55兩款新IP。

Arm強調(diào)，通過新的設(shè)計為微處理器帶來安全的智能，為想要有效提升終端數(shù)字信號處理(DSP)與機器學(xué)習(xí)能力(ML)的產(chǎn)品制造商降低芯片與開發(fā)成本，同時加快他們的產(chǎn)品上市速度。

圖2：Arm可在任何設(shè)備上發(fā)揮出AI的真正實力

Arm Cortex®-M55：Arm歷來AI能力最強大的Cortex-M處理器

根據(jù)Arm的介紹，Cortex-M處理器已經(jīng)成為開發(fā)人員運算平臺的最佳選擇，Arm的合作伙伴已經(jīng)出貨超過500億片基于Cortex-M的芯片，用于各種客戶應(yīng)用。

而本次新增的Cortex-M55是Arm歷來AI能力最為強大的Cortex-M處理器，它可以大幅提升DSP與ML的性能，同時更省電。

值得一提的是，與前幾代的Cortex-M處理器相比，Cortex-M55的ML性能最高可提升15倍，而DSP性能也可提升5倍，且具備更佳的能耗比。

此外，客戶也可以使用Arm Custom Instructions (Arm自定義指令集)延伸處理器的能力，對特定工作負(fù)載進行優(yōu)化，而這也是Cortex-M處理器的全新功能。

關(guān)鍵點：

Arm Cortex®-M55: Arm人工智能性能最強大的Cortex-M 處理器

Ÿ●  首款基于 Armv8.1-M 架構(gòu)、內(nèi)建 Arm Helium向量技術(shù)的CPU：

    o   大幅提升終端數(shù)字訊號處理(DSP)與機器學(xué)習(xí)性能，并高效節(jié)能

    o   基礎(chǔ)機器學(xué)習(xí)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理的多元能力

●  先進的內(nèi)存接口，能以更快的速度獲取機器學(xué)習(xí)所需的數(shù)據(jù)與權(quán)重

Ÿ●  具備 Arm TrustZone 安全技術(shù)，加快PSA 認(rèn)證的通過速度

圖3：Arm歷來AI能力最強大的Cortex-M處理器

Ethos-U55: Arm針對Cortex-M推出的首款microNPU

Ethos-U55這款新推出的IP則是一款搭配Cortex系列的產(chǎn)品，是Arm推出的首款微神經(jīng)處理器(microNPU)，根據(jù)Arm的測試結(jié)果顯示，與現(xiàn)有的Cortex-M處理器相比，兩者結(jié)合后可使產(chǎn)品ML性能提升480倍。

關(guān)鍵點：

Ÿ●  提升體積受限的嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的機器學(xué)習(xí)推理能力

Ÿ●  具備先進的壓縮技術(shù)、減少電力消耗并顯著地縮小機器學(xué)習(xí)模型尺寸

Ÿ●  得以搭配以下 Cortex-M 系列處理器：

    o   Cortex-M55

    o   Cortex-M33

    o   Cortex-M7

    o   Cortex-M4

圖4：Arm針對Cortex-M推出的首款microNPU

Cortex-M55 + Ethos-U55：一場性能的盛宴

通過對比在某典型的語音助手ML工作狀態(tài)實例中可以看出，單使用Cortex-M55的情況下，推理效率為Cortex-M7的6倍、能源效率是Cortex-M7的7倍；而在Cortex-M55和Ethos-U55的組合下，推理效率直接提升了50倍、能源效率提升了25倍。

圖5：Cortex-M55 + Ethos-U55性能提升對比

簡化的軟件使得所有開發(fā)人員都能獲取安全的AI功能

值得一提的是，Cortex-M55與Ethos-U55得到了Arm業(yè)界領(lǐng)先的Cortex-M軟件開發(fā)工具鏈的全力支持。如此一來，我們針對傳統(tǒng)DSP與ML等工作負(fù)載，有了一致的開發(fā)流程；同時從TensorFlow Lite Micro開始，針對先進機器學(xué)習(xí)框架進行特定的整合與優(yōu)化，確保開發(fā)人員擁有無縫的開發(fā)體驗，并能夠在任何一種Cortex-M與Ethos-U55的配置上，獲取最佳性能。

Arm認(rèn)為安全不應(yīng)該是事后彌補措施，它對于物聯(lián)網(wǎng)的普及極為重要。為了確保最安全的設(shè)計并順利通過PSA認(rèn)證，這些處理器和搭配的Corstone參考設(shè)計都可以與Arm TrustZone一起工作，以確保安全性可以更為簡易地整合到完整的片上系統(tǒng)中。

賦能生態(tài)系統(tǒng)

全新的Cortex-M CPU與Ethos microNPU凸顯了Arm對推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的承諾：致力于協(xié)助芯片設(shè)計人員與設(shè)備制造商，即便在最小的終端設(shè)備上，也能利用Arm架構(gòu)進行創(chuàng)新，并為物聯(lián)網(wǎng)點燃新一波創(chuàng)造力與創(chuàng)新性。這一技術(shù)正獲得生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴與業(yè)界的廣泛支持，其中包括亞馬遜(Amazon)、Alif半導(dǎo)體(Alif Semiconductor)、恒玄科技(Bestechnic)、賽普拉斯(Cypress)、杜比(Dolby)、Google、恩智浦半導(dǎo)體(NXP)、三星(Samsung)、意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)等。

Alif半導(dǎo)體

“要讓分布式智能發(fā)揮效果，每個終端就必需具備更強的處理能力，以降低云端流量、運行AI推理、提升安全性，并及時響應(yīng)。我們已經(jīng)采用全新的Cortex-M55，因為它具備高效涵蓋各式任務(wù)的能力。這一全新的處理器，從超長的電池壽命到最大處理性能，表現(xiàn)都可圈可點。”

Alif半導(dǎo)體總裁兼聯(lián)合創(chuàng)始人Reza Kazerounian

Au-Zone

“OEM廠商已充分了解將AI工作負(fù)載從云端移至移動設(shè)備與嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備后，對降低遲延與提升隱私與安全性的好處。這一趨勢將影響各類市場，但轉(zhuǎn)型成功的關(guān)鍵在于具備能夠支持這類工作負(fù)載的運算群集(compute clusters)的能力，如Arm全新Cortex-M55 與Ethos-U55等，以及生產(chǎn)等級的ML開發(fā)工具。 ”

Au-Zone首席執(zhí)行官Brad Scott

恒玄科技

“影響AI部署的因素包括成本、功耗、性能和軟件支持等限制。Arm推出的這一新技術(shù)，將加速在恒玄科技的藍(lán)牙音頻片上系統(tǒng)中的AI創(chuàng)新：我們能夠在嚴(yán)苛的成本和功耗預(yù)算下實現(xiàn)更強的數(shù)字信號處理和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，從而為智能設(shè)備提供更自然的語音交互，例如在真無線耳機上實現(xiàn)語音助理功能。”

恒玄科技首席執(zhí)行官張亮

賽普拉斯

“賽普拉斯公司的解決方案協(xié)助設(shè)計人員創(chuàng)造智能、安全的物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備。隨著ML環(huán)境的快速演進，我們明確看到了實時、靈活的終端解決方案所具有的機會。全新的Arm Cortex-M55處理器提供ML工作負(fù)載所需的高效計算平臺，同時也能適應(yīng)這些應(yīng)用所具有的功耗與尺寸限制。”   

賽普拉斯ICW事業(yè)單位資深副總裁Vikram Gupta

杜比

“外型小巧的揚聲器，例如智能音箱，要提供沉浸式的音效體驗，信號處理極為關(guān)鍵。Arm Cortex-M55處理器擁有更高的數(shù)字信號處理性能與能耗效率，能夠協(xié)助杜比為娛樂帶來革命性的進展，并讓芯片制造商與OEM廠商將Dolby Atmos導(dǎo)入至他們旗下更多的產(chǎn)品中。”

杜比音訊事業(yè)部副總裁Mahesh Balakrishnan

Google

“Google持續(xù)與Arm攜手合作，在Arm架構(gòu)上完全優(yōu)化TensorFlow，并為需要極度省電、成本敏感且往往被部署在缺乏網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的嵌入式設(shè)備帶來機器學(xué)習(xí)能力。來自Arm的這一全新IP，進一步推進了我們通過在終端設(shè)備上實現(xiàn)ML，以達(dá)成數(shù)十億個具備TensorFlow功能設(shè)備的共同愿景。僅依靠電池，這些設(shè)備就能運行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型達(dá)數(shù)年之久，并可直接在終端設(shè)備上實現(xiàn)低遲延的推論。”

Google微控制器用TensorFlow Lite部門產(chǎn)品經(jīng)理Ian Nappier

恩智浦半導(dǎo)體

“在全新的AI典范、以及云端處理所面臨的成本、低遲延、可靠性與隱私等挑戰(zhàn)的推動下，‘強化邊緣計算’已經(jīng)變成新的大趨勢。Arm的全新終端ML技術(shù)，將協(xié)助恩智浦半導(dǎo)體眾多的微控制器開發(fā)人員，在體積與電量受限的設(shè)備上加速邊緣推理的研發(fā)。”

恩智浦半導(dǎo)體邊緣處理資深副總裁Geoff Lees

Qeexo

“我們的Qeexo AutoML平臺可以自動打造‘TinyML’解決方案，這種輕量級的機器學(xué)習(xí)解決方案可為各種小型設(shè)備賦予智能能力。Arm全新的Cortex-M55與Ethos-U55處理器，讓Qeexo能夠結(jié)合空前的高性能和低遲延，更輕松地為微控制器開發(fā)機器學(xué)習(xí)功能，從而進一步為終端設(shè)備推出創(chuàng)新的嵌入式ML解決方案。”

Qeexo首席執(zhí)行官Sang Won Lee

Shoreline IoT

“Arm的Cortex-M55與Ethos-U55處理器帶來的靈活性、性能提升與開發(fā)便利性，將讓Shoreline IoT能夠直接為終端設(shè)備提供使電池壽命顯著提升且具備更復(fù)雜、更快速、更先進的ML算法的解決方案。”

 Shoreline IoT聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Kishore Manghnani

意法半導(dǎo)體

“全新的Arm Cortex-M55技術(shù)為意法半導(dǎo)體的下一代微控制器帶來所需的ML性能與效率提升。它對STM32Cube.AI工具與生態(tài)系統(tǒng)的支持，意味著這一全新技術(shù)對于STM32開發(fā)人員在使用上將極為簡單、快速且更優(yōu)化，從而進一步提升他們已經(jīng)能夠廣泛使用的各項AI應(yīng)用。”

意法半導(dǎo)體微控制器部門總經(jīng)理Ricardo De Sa Earp