Анонсирован первый 64-бит процессор ARM Cortex-R82 для «умных» устройств хранения данных

Семейство процессоров с архитектурой ARM чрезвычайно обширно и по этому признаку намного превосходит x86. В пределах королевства ARM встречаются вычислительные ядра от простейших, но способных работать долго от самого маломощного источника питания, до мощных, способных поспорить на равных с Intel Xeon или AMD EPYC. Новинка ARM, первый 64-битный процессор Cortex-R82 находится по этой шкале ближе к её первому краю, нежели ко второму — и всё же он принципиально превосходит все более ранние решения в серии R.

Если ядра ARM Cortex серии A предназначены для общего применения и их область использования довольно расплывчата, поскольку включает в себя как решения для смартфонов, так и многоядерные серверные чипы, то серия R изначально ориентирована на применение в системах, где первичными являются такие вещи, как работа в реальном времени и предельная надёжность. Причина проста: оборудование этого класса может быть критически важным, вплоть до сохранения человеческих жизней.

Для этого в Cortex-R реализован ряд архитектурных особенностей. В их число входит улучшенная аппаратная обработка прерываний, включая детерминированную, полностью аппаратные инструкции деления, защита памяти (MPU), коррекция ошибок на всех уровнях, включая кеш L1 и системные шины, и возможность мгновенного «горячего» резервирования на случай выхода из строя одного из ядер в таком процессоре.

Как правило, программное обеспечение в системах, для которых разрабатываются ядра Cortex-R, хотя и сложное, но пишется не с таким пренебрежением к ресурсам системы, как это, к сожалению, сложилось в среде обычных пользовательских приложений. Поэтому чистая вычислительная мощность у серии R не столь высока, как у A — даже набор ARMv8 появился тут совсем недавно, лишь в реализации R52. До сегодняшнего дня не имели процессоры ARM Cortex-R и поддержки 64-битных вычислений.

Первым вычислительным ядром Cortex-R с поддержкой ARMv8 и 64-битных вычислений стало Cortex-R82, способное адресовать до 1 Тбайт оперативной памяти. Блок MMU опционален, но возможен, что позволяет запускать операционные системы напрямую на R82, включая полноценный Linux. К сожалению, о самой архитектуре R82 известно пока крайне мало; буквально всё, что можно добавить к вышесказанному, это возможность объединения до 8 процессоров Cortex-R82 в единый вычислительный кластер.

Одной из сфер применения новых процессоров ARM серии R станет сфера так называемых «compute-on-storage drives» — умных накопителей, способных выполнять внутри себя сложные задачи, не нагружая ими процессоры хост-системы. Производительность и возможности серии Cortex-R впервые достигли уровня, когда они способны взять на себя такие задачи, как транскодирование видео на лету, ускорение работы с базами данных или анализ поступающих данных в реальном времени. Говорится о двухкратном превосходстве R82 перед R8, а в типовых нейросетевых нагрузках превосходство может доходить до 14 раз.

Пример архитектуры «умного накопителя» в исполнении NGD

Поддержка MMU в этом случае важна, поскольку в вышеназванных сценариях объёмы данных к обработке предполагаются солидные, а без MMU процессор не может оперировать таким понятием, как виртуальная память и всегда жёстко ограничен физическим объёмом DRAM. Также стоит отметить, что R82 поддерживает опционально и выполнение SIMD-инструкций (ARM NEON), и именно такая возможность делает новинку пригодной к задачам вроде кодирования-декодирования видеопотоков в сложных форматах сжатия.

Производители «умных накопителей», такие, как компания NGD, наверняка обрадуются появлению новинки, поскольку она сочетает в себе все лучше качества серии R и производительность, близкую к серии A. Ранее, к примеру, в решениях NGD приходилось использовать процессоры с ядрами ARM Cortex-A53 под управлением Ubuntu Linux.