Arm은 Cortex-M 코어에 대한 맞춤형 지침을 가능하게 합니다.

캘리포니아, 새너제이 — 올해 Arm Techcon의 큰 소식은 Arm이 Cortex M 코어에 대한 고객 맞춤형 지침에 대한 지침 세트를 공개한다는 것입니다.

Arm CEO Simon Segars(이미지:Kevin Krewell)

Arm CEO Simon Segars는 Arm TechCon에서 기조연설의 변경 사항을 발표했습니다. Arm 명령어 세트 아키텍처(ISA)를 수십 년 동안 엄격하게 제어한 끝에 Arm은 마침내 라이선스 사용자가 전문 워크로드를 가속화하는 데 유용한 고유한 사용자 지정 명령어를 빌드할 수 있도록 허용하기로 결정했습니다.

과거에 Arm은 일관된 프로그래밍 모델의 유지 관리에 집중하면서 이러한 움직임에 저항했습니다. 한편, 다수의 다른 지적 재산(IP) 회사는 사용자 정의 가능한 명령 세트를 활용하여 좋은 사업을 벌였습니다. 여기에는 Tensilica(현재 Cadence의 일부) 및 ARC(현재 Synopsys의 일부)가 포함됩니다. 유서 깊은 MIPS 명령어 세트는 사용자 정의 명령어도 지원했습니다.

그리고 이제 오픈 소스 RISC-V ISA와 사용자 구성 가능성의 부상으로 Arm이 마침내 사용자 지정 지침을 위한 지침 세트를 철회하고 공개한 것으로 보입니다. 이 새로운 맞춤형 기능과 Arm Flexible Access 라이선스 프로그램은 많은 사람들이 고객을 RISC-V로 이끄는 요인으로 간주하는 두 가지 주요 문제를 해결합니다.

처음에는 Cortex M에서, 그 다음에는 Cortex-R에서

Cortex-M 코어에 대해 사용자 지정 가능한 지침에 대한 이러한 초기 진출이 가능하게 될 것입니다. 이동은 주로 더 큰 SoC 내부의 마이크로컨트롤러 및 컨트롤러 코어를 위해 설계되었습니다.

맞춤형 명령을 지원하는 첫 번째 Cortex-M 부품은 Cortex-M33입니다. 미래의 Cortex-M 코어는 이 수준의 사용자 정의를 지원할 것입니다.

다른 좋은 소식은 Arm이 Cortex M33에 대한 새 명령을 사용자 정의하는 기능에 대해 추가 비용을 청구하지 않는다는 것입니다. Arm 펠로우인 Peter Greenhalgh는 컨퍼런스 후반부에 Arm이 실시간 Cortex-R 코어에 대한 맞춤형 명령어 지원을 제공할 것이며 결국 애플리케이션 프로세서에 사용되는 Cortex-A 코어에서 이 기능을 제공할 것이라고 밝혔습니다.

Arm TechCon 2019의 동료 Peter Greenhalghat(이미지:Kevin Krewell)

Cortex-R에 사용자 지정 지침을 추가하면 실시간 제어 애플리케이션에 매우 유용할 수 있습니다. 특수 명령을 사용하여 특수 계산 또는 데이터 이동 속도를 높일 수 있습니다. Arm이 스마트폰 및 서버와 같은 주류 애플리케이션에 배포된 Cortex-A 코어에 맞춤형 명령 지원을 추가하는 시기와 방법은 훨씬 더 복잡하며 회사는 공식적으로 그렇게 하겠다고 약속하지 않았습니다.

신뢰성 및 보안 유지

Arm은 Armv8-M 명령어 세트에서 이러한 새로운 사용자 명령어를 지원하고 사용자가 항상 Arm에서 기대하는 안정성과 검증을 유지하도록 툴체인을 설계했습니다. 핵심 보안을 유지하기 위해 회사는 맞춤형 지침이 모니터링되는 Arm TrustZone과 호환되는 새로운 기능을 만들었습니다.

Arm은 커스텀 인스트럭션 파티에 늦었지만, 회사는 이 능력을 요구하는 고객들에게 한동안 답을 하고 있다. 하나의 특수 명령어라도 더 적은 클록 주기와 총 에너지 감소로 성능과 효율성에서 상당한 이득을 제공할 수 있는 경우가 있습니다. 새로운 명령어는 동일한 레지스터를 사용하지만 추가 로직이 필요하므로 추가 다이 영역과 설계 시간에 대한 투자가 필요합니다.

새 명령어는 표준 Arm 명령어와 인터리브됩니다. Arm은 소프트웨어 단편화를 방지하고 일관된 소프트웨어 개발 환경을 유지하기 위해 고객이 라이브러리 기능이라고 불리는 대부분의 사용자 지정 지침을 사용하기를 기대합니다.

Armv8-M 구성 공간을 위한 Arm 사용자 지정 지침(출처:Arm 백서)

Arm은 고객이 Cortex-M33에서 맞춤형 지침을 사용하는 초기 애플리케이션이 스토리지 컨트롤러와 모뎀이라고 기대하고 있습니다. 새로운 기능은 2020년 Cortex-M33에 무료 업그레이드로 제공될 예정입니다.

Cortex-A 코어의 경우 Arm은 사용자 지정 가능한 지침을 제공하기까지는 아직 멀었지만 미래를 위한 새로운 지침과 보안 확장을 준비하고 있습니다. 이 회사는 Hercules의 뒤를 이은 차세대 Cortex-A 코어의 코드명인 Matterhorn을 공개했습니다. 이 프로세서 코어는 기계 학습 신경망에서 일반적으로 사용되는 행렬 곱셈을 가속화하는 새로운 명령을 추가합니다.

Arm은 새로운 Matterhorn 코어가 신경망에 대한 GEMM(General Matrix Multiply) 계산에서 10배 향상된 기능을 제공할 것으로 기대합니다. Arm은 또한 CPU 코어와 캐시 전체에 새로운 보안 조치를 추가할 예정입니다. 이러한 보안 확장은 포인터 인증을 제어하고 분기 대상 식별자와 메모리 태깅 확장을 제공할 수 있습니다. Arm은 이러한 새로운 기능과 함께 또 다른 PSA(플랫폼 보안 아키텍처) EL2 규정 준수를 제공할 계획입니다.

낮은 라이선스 비용

7월 초, 이 회사는 고객에게 가장 인기 있는 IP에 대해 할인된 가격에 액세스할 수 있도록 하는 새로운 라이선스 계획을 발표했습니다. 고객은 칩이 테이프 아웃될 때까지 라이선스 계약에 서명할 필요 없이 그렇게 할 수 있습니다. Arm Flexible Access 프로그램에서 고객은 단일 칩에 대해 연간 $75,000만 지불하고 칩 수에 제한 없이 $200,000를 지불합니다. 이 프로그램은 Arm 코어 사용을 시작하는 데 있어 재정적 장벽을 낮춥니다.

이러한 변화는 RISC-V에 대한 Arm의 경쟁적 대응으로 간주됩니다. 그러나 Arm은 기업 문화에 근본적인 변화를 주기 위해 한 걸음 더 나아가고 있습니다.

Arm은 문화적인 변화를 겪었고 생태계와 보다 협력적인 모델을 수용했습니다. 이러한 변화의 또 다른 예로 회사는 실리콘 파트너에게 오픈 소스 Mbed OS의 거버넌스를 공개했습니다. 이를 통해 해당 파트너는 Mbed의 향후 개발에 보다 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다. 현재 Analog Devices, Cypress, Maxim Integrated, Nuvoton, NXP, Renesas, Realtek, Samsung, Silicon Labs 및 u-blox가 적극적으로 참여하고 있습니다.

Arm은 지금까지 없었던 방식으로 시장과 고객의 요구에 부응하고 있습니다. RISC-V와 같은 회사에 대한 실존적 위협은 여전히 ​​존재합니다. 그러나 이 회사의 IP는 현재까지 1,500억 개의 칩을 출하했으며 2년 안에 그 수를 두 배로 늘릴 것으로 예상합니다. Arm은 매년 출하되는 대부분의 기기에 중요한 IP 공급업체이며 변화하는 시장과 고객 요구에 부응하기 위해 중대한 변화를 일으키고 있습니다.