Arm släpper realtidskärna

Arms cpu-familj Cortex R – för realtid och robusthet – får en ny medlem kallad Cortex R52. Det här är Arms första egna Armv8-R-cpu, trots att arkitekturen presenterades redan år 2013.

Cortex R-familjen är avsedd för fordon, industri och sjukvård och andra områden där personsäkerhet, driftsäkerhet och realtid är centrala bivillkor.

Arm släpper sällan nyheter om sin Cortex R-familj, i jämförelse med Cortex A- och M-familjerna. Det betyder inte att de inte används. Armv8-R-licenstagare annonserades redan 2013 från andra tillverkare, som Nvidia.

R52 kan ses som en uppgradering av den klassiska Cortex R5-kärnan. Mikroarkitekturen är en dual-issue-processor med en rörledning på åtta steg. Den beskrivs av Anandtech som en R-anpassad version av app-kärnorna Cortex A7 och Cortex A52.

I Adas och andra autonoma system, finns roller för alla sorters Cortex-cpu:er.

R-anpassningen innebär stöd för determinism och realtid. Det betyder bland mycket annat att den är in-order, det vill säga utför instruktionerna i den ordning de kommer in, istället för att dynamiskt försöka kasta om dem för att få färre hål i rörledningen.

Också minneshanteringen är organiserad på ett sådant sätt att den blir deterministisk. Modellen kallas PSMA (Protected System Memory Architecture) och undviker situationen att en efterfrågad adress plötsligt måste läsas in när den skiftats ut ur minnet.

Armv8-R stöder virtualisering, det vill säga att köra flera virtuella cpu:er på en enda fysisk.

Det här är en idé som fordonselektronikkonstruktörer idag tittar på, inklusive idén att mixa kritiska och ickekritiska appar på samma kärna. Bilar av idag kan ha upp till 150 styrsystem, enligt Arm, så möjligheten att konsolidera några av dem till samma kärna är frestande.

Kontextväxlingar – att skifta mellan olika jämlöpande processer – går 15 gånger snabbare i R52 än i R5, vilket är en viktig parameter för realtid.

R52 kan konfigureras att parvis köra lock-step, det vill säga köra samma kod parallellt. Detta gör det möjligt att upptäcka transienta fel, exempelvis från strålning eller glapp i strömförsörjningen.

Det finns sammanlagt åtta skydd mot transienta fel, bland dem även ECC-felkorrigering på minne och buss.

I Automark och Coremark har R52 fått 1,36 gånger respektive 1,25 gånger högre prestanda än R5.

Enligt Arm ska det gå bra att bygga systemkretsar som kombinerar Cortex A- och Cortex R-kärnor, och dessa systemkretsar kan behålla Cortex R-kärnornas säkerhet och determinism.