Arm为智能边缘功能添加氦扩展

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Arm推出了Armv8.1-M架构，采用新的矢量扩展Helium，为基于Cortex-M系列处理器的边缘设备的局部决策提供信号处理和机器学习（ML）功能。

氦气是一种全新的M型矢量扩展（MVE），从头开始设计，为其Armv8.1-M架构提供类似霓虹灯的性能，预计可提供高达15倍的ML性能和高达5倍的信号处理能力。未来的Arm Cortex-M处理器。这将使Cortex-M处理器得以利用，因为性能挑战限制了低成本和高能效设备的使用。

“Helium在单核中开启信号处理和机器学习，在终端设备中实现更多边缘计算能力，”Arm的汽车和物联网业务高级主管Rhonda Dirvin表示。

Arm目前通过其基于Cortex-A的设备中的Neon技术提供先进的数字信号处理（DSP）。对于更受限制的应用，Arm还在其更高性能的Cortex-M处理器（Cortex-M4，Cortex-M7，Cortex-M33和Cortex-M35P）中添加了DSP扩展。

然而，对于能效最重要的最受限制的嵌入式系统，历史上解决方案是将Cortex处理器与片上系统（SoC）中的DSP耦合，这增加了硬件和软件设计的复杂性。当需要结合更多ML功能时，需要采用相应更高水平的专业知识，使用不同的工具链，编程，调试以及使用复杂的专有安全解决方案，这就是挑战。

Arm说它考虑在Cortex-M上添加Neon，但决定建立一个基于Neon的新架构，增加新的150个新的标量和向量指令和编程功能。结果是带有氦气的Armv8.1-M，它声称可以在不影响效率的情况下提供实时控制代码，ML和DSP执行。

借助新架构，软件开发人员可以安全地扩展智能应用程序，从而在更广泛的设备上利用DSP功能，从而增强对三个关键类别的新兴应用程序的支持; 振动和运动，声音和声音，视觉和图像处理。它特别针对传感器集线器，可穿戴设备，音频设备和工业应用等设备。

虽然Helium和Neon之间存在相似之处，但Helium是一种全新的基础设计，可在小型处理器中实现高效的信号处理性能。它提供了新的架构功能，可增强嵌入式用例的计算性能，因为它针对面积和功耗进行了优化，将Neon功能（Cortex-A的SIMD指令）引入M-Profile架构。

氦和氖的相似之处在于它们支持128位向量大小，并使用浮点单元中的寄存器作为向量寄存器。然而，关键的区别在于Helium旨在最大限度地利用所有可用硬件，并使用比Neon更少的向量寄存器; Helium中的一些操作利用标量寄存器组中的向量寄存器和寄存器；它支持比Neon更多的数据类型；它支持许多新功能，如循环预测，车道预测，复杂数学和分散 收集内存访问。

通过消除对单独DSP的需求，Arm表示，Helium的统一工具链，库和模型也简化了软件开发。工具链包括Arm Development Studio，包括Arm Keil MDK，Arm模型（可立即供开发人员用于代码建模）和各种软件库，包括CMSIS-DSP和CMSIS-NN，允许开发人员选择最适合他们需求的软件库。