Новый ARM-процессор устанавливает автономную безопасность автомобиля на Forefront

(Источник изображения: Arm)

. По словам Лакшми Мандьяма, вице-президента Automotive Embedded & Automotive Line of Business в армии, есть ирония, скрытая в предположении автономных автомобилей. С одной стороны, самоходные автомобили должны значительно сократить или, возможно, даже полностью устранить аварии и автокатастрофы из-за ошибки водителя. Но с другой стороны, SoCs и программные системы, стоящие за самонаводящимися транспортными средствами, сами по себе не могут быть достаточно безопасными для обеспечения автономности на реальных дорогах, особенно на уровне 5, где транспортные средства не требуют вмешательства рулевого колеса или водителя.

Предлагаемое решение Arm это новый процессор Cortex-A76AE, автономный процессор со встроенными функциями, предназначенный для обеспечения безопасности и эффективности систем внутри автономных транспортных средств. Например, он включает в себя систематические потоки и разработку в поддержку стандартов ISO 26262 и IEC 61508.

«Мы считаем, что проблема, с которой сталкивается вся автомобильная экосистема с точки зрения безопасности, должна быть решена», — сказал Мэндйам на пресс-конференции, обсуждая стратегию Арма вокруг A76AE (AE означает «Automotive Enhanced»). «И поэтому мы делаем это для определения приоритетов и упрощения безопасности без ущерба для эффективности безопасности и энергоэффективности — как для автомобильных приложений общего назначения, так и для обработки автономных автомобилей».

Развертываемые системы для автономных транспортных средств потребуют высокопроизводительных вычислений, которые являются энергоэффективными и легко масштабируемыми. «Вам нужно снижение мощности [by a factor of ten]», — сказал Мандям. «Если вы посмотрите на многие прототипы [cars] сегодня в отрасли, их сундуки наполнены полным оборудованием, которое не предназначено для автомобильных приложений. И энергопотребление этих вещей довольно страшно и, конечно же, не то, что можно развернуть в реальных автомобильных приложениях ».

Мандям добавил, что для этих систем должен быть коэффициент сокращения затрат на десять. «Были отраслевые оценки, которые говорят о том, что цена автономии составляет от сотни тысяч долларов до миллионов долларов за автомобиль», — сказала она. «Очевидно, что это должно значительно сократиться, чтобы иметь возможность более широкого развертывания. И что еще более важно, когда вы думаете о некоторых препятствиях для принятия автономии, это действительно сведется к этому человеческому фактору — это чувство доверия вокруг возможности полагаться на автономного водителя. Именно здесь инновационные и гибкие варианты безопасности вплоть до аппаратного уровня станут настоящим важным доверенным лицом и дифференциатором для любого автономного решения ».

Характеристики и безопасность разделения

Ключом к производительности A76AE, по словам Арм, является интеграция технологии Split-Lock, которая позволяет загружать процессор либо в режим двойной производительности, либо в режиме с двумя избыточными данными. Сам Split-Lock не является новым; Arm включил технологию в свой процессор Cortex R5, выпущенный еще в 2011 году. Но Мандям объяснил, что это первый раз, когда Split-Lock появился в прикладном процессоре.

«Мы разработали продукт, который позволяет вам динамически решать, развертываете ли вы ядра, которые заблокированы или разделены на производительность при загрузке», — сказала она. «… Нам нравится думать о [Split-Lock] как о расколе для производительности и заперты для безопасности. И снова это может быть на одном SoC ».

Она пояснила, что, например, в информационно-развлекательных системах для транспортных средств существует потребность во многих процессорных ядрах, работающих с множеством различных приложений со многими различными операционными системами — все это должно быть выполнено на высокопроизводительном уровне. «Для таких приложений, как правило, достаточно возможностей ASIL-B. Но когда вы смотрите на более важные для безопасности приложения, такие как автономный контроллер транспортного средства, как пример, вам нужно иметь процессоры, которые заперты вместе, чтобы достичь более высокого уровня безопасности », — сказал Мандьям.

Функция Split-Lock обеспечивает такую гибкость для инженеров. В режиме блокировки два ядра могут работать с одними и теми же инструкциями, и каждая операция проверяется, что обеспечивает высокий уровень безопасности без дополнительной сложности программного обеспечения. «Поэтому это важно не только для автомобильной промышленности, но и для промышленного, робототехнического, аэрокосмического, любого применения, где безопасность имеет первостепенное значение, и вы должны быть уверены в том, как машина будет вести себя в условиях безопасности», — добавил Мандям.

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:

Четыре проблемы для LiDAR на пути к автономным транспортным средствам
Автономные машины потребуют многолетних испытаний
15 наиболее важных программ автономного автомобиля

«Другой игровой чейнджер — это наш раскол для обеспечения доступности или режима работы при отказе», — добавила она. «Предположим, у вас есть процессоры, которые заблокированы для обеспечения безопасности, и вы обнаружите ошибку на одном из них. Вы можете разделить его на наличие и просто выполнить код на одном ядре, чтобы изящно выполнить ситуацию, в которой вы находитесь, — возможно, за рулем немного медленнее или превращая ее в сторону дороги. Ваш код будет выполнен, но только с более низким уровнем отказоустойчивости ».

Согласно Arm, все это касается устранения разочарований, которые имеют OEM-производители с сегодняшними типичными реализациями избыточности. В типичной настройке два ядра запускают один и тот же код, и результат отправляется на другой ЦП, который выступает в качестве проверки, чтобы определить, произошла ли ошибка. Это фиксированная конфигурация, которая может быть очень неэффективной, если подумать о очень критически важных решениях, которые автономные транспортные средства должны будут делать на дороге.

«Повышена сложность программного обеспечения и латентность, потому что каждый раз, когда вам приходится менять эту функцию, вам не нужно писать код для основного процессора, который вы выполняете, — вам также нужно обновить программное обеспечение проверки. Это приводит к сложной поисковой фиксации и цепочке поставок и, конечно же, более доступной площади и большей мощности », — сказал Мандям. «С подходом Arm это единый SoC, поэтому вы могли бы иметь комбинацию кластеров ядер, разделенных или кластеров ядер, которые заблокированы. Заблокированные ядра выполняют одни и те же инструкции и автоматически сравниваются друг с другом, чтобы определить, произошла ли ошибка. Теперь все это происходит на чипе, цикл за циклом, прозрачный для программного обеспечения. И поэтому это действительно стимулирует большую гибкость для OEM. Это позволяет быстрее обнаруживать ошибки, упрощает их программное обеспечение, упрощает процесс сертификации и их цепочку поставок и, конечно же, снижает мощность ».

Cortex A76AE интегрирует технологию Split-Lock, чтобы предоставить инженерам гибкость в том, как процессор обрабатывает задачи в автономной системе. (Источник изображения: Рука)

Могут ли процессоры просто встать?

Новости дизайна спросили Мандьяма, как Arm представляет A76AE, существующий на рынке, где графические процессоры и даже ПЛИС также борются за позицию как мозг внутри автономных транспортных средств. По ее словам, компания рассматривает свой последний процессор не как конкурент для решений, таких как графические процессоры, а как нечто, что может сосуществовать с ними. В подтверждение этого она отметила, что A76AE можно масштабировать до 64 ядер и обладает поддержкой нескольких чипов.

«Наше мнение состоит в том, что они собираются сосуществовать», — сказала она. «Многие автономные ведущие платформы будут использовать вычисления, когда им это нужно, и GPU, когда они в этом нуждаются. Поэтому, с нашей точки зрения, это разнородная задача обработки. Мы считаем, что это преимущество вычислительного комплекса Arm, что вы можете подключить различные возможности ».

Компания Arm ожидает, что ее OEM-партнеры начнут развертывать Cortex-A76AE в транспортных средствах, начиная с 2020 года, с целью на более низких уровнях автономии, которая в конечном итоге увеличится до уровня 5. «[OEMs are] собирается увидеть много объема от Уровня 3 и ниже даже в течение следующих восьми-десяти лет. И они будут развивать эти решения, чтобы перейти на уровень 5 », — сказал Мандям. «Люди разрабатывают решения, основанные на платформах Arm сегодня для этого пространства. Но то, что мы видим, — это много программных и прототипических исследований для уровня 4 и 5 уровня. Истинное производство будет происходить на Уровне 3 и ниже в течение следующих пяти-семи лет ».

Крис Вильц — старший редактор в Design News охватывающий новые технологии, включая AI, VR / AR и робототехнику.