ARM mbed撬开物联网“冰山一角”，释放无限潜能-电子工程世界

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最近，在中国最热的词一定是“APEC”了，除了“APEC蓝”值得被大家记住外，习近平主席在APEC期间提到的“互联互通”也值得被物联网所有相关企业重视。在近日ARM举办的技术论坛上，ARM在物联网的动作再次成为业界的焦点，因为ARM想要做的不是单纯地在软件领域复制ARM核的成功，而是要用“杠杆原理”撬开“冰山一角”，释放出具有无穷潜力的物联网市场。

图1 2014ARM技术论坛现场

撬开“冰山一角”

现在企业还在单打独斗就一定“OUT”了，他们都在挤入各种生态系统。其实，商业生态系统也在不断演进，从集中式生态系统到开源式生态系统，再到社区式生态系统。社区式生态系统的优势在于自主可控、开放平等、颠覆创新。可是，现在我们所看到的物联网生态系统就是最完整的吗？ARM全球营销副总裁John Heinlein博士表示：“其实我们看到的、听到的所谓智能、物联网其实只是冰山一角。在冰山下面蕴藏着更加宏大、复杂的生态系统，技术也是如此，是表面上无法看到的，会有很多貌似‘八竿子打不着’的企业牵涉其中，如阿里巴巴。总之，一切没想像得那么简单，深入物联网以后你会发现真的很复杂，多样化的物联网将引领新的成长。”

以分享照片为例，对于普通消费者来说是这一件极其普通的事情：照相-上传至社交媒体-朋友观看，但其实没那么简单，涉及到手机-传数据-信号处理-基站-RF-计算-存储-手机，其中每一步都可能由ARM技术驱动。ARM的合作伙伴在各个层面进行创新，从芯片设计、制造，到软件、工具、中间件等。ARM之所以有信心能够撬开“冰山一角”，除了自身技术优势，还有ARM能够以强大的生态系统作为“杆杠”，使用巧劲轻松挖掘出“冰山”下的资源。

Just works

现在家庭网络看上去要求更好的个人IT技能，如果我是一个幼儿或者老人就不能享受家庭网络了吗？智能家庭应更易操作，只有更简单，市场才能更快速地成长。Heinlein博士引用了道格拉斯·亚当斯（Douglas Adam）著名的《银河系漫游指南》中的话“我们常常被技术牵绊，其实我们真正想要的只是可以工作的东西而已。”他认为ARM以及其他科技公司不是仅仅发布一些技术，而是提供可以拿来就用的东西（Delivering something just works）。最新发布的ARM Mali多媒体IP套件就显示了这一点，拿来就可以用了，十分方便。

当然，表面上的简单意味着需要增加复杂度，芯片设计、电路板设计和软件这三点使得增加复杂度成为可能。例如，EDA工具方便了芯片设计，从手工布局到早期的CAD，再到现在的硬件和软件设计融合，使得集成加速。Heinlein博士表示：“ARM与台积电将在10 nm FinFET制程64位ARM架构处理器再度携手，从0.25 um到10 nm并不是简单的工艺进步，而是蕴藏在深处的所有技术让其成功，包括逻辑、模拟、嵌入式闪存、RF、图像传感器、高压、MEMS和电源IC。

ARM mbed解决物联网时代的资源匮乏

Heinlein博士继续说到：“抽象使得更多复杂系统得以实现，也将产生新的解决方案，包括新的消费者、新的应用和新的组成因素。不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海。小数据的积累使得大数据成为可能。ARM mbed OS通过开放标准连到mbed设备服务器(横跨标准)，再到物联网服务或应用，这就让小数据通过端到端安全、网络数据对象和管理等环节最后形成大数据。”

Heinlein博士也谈到了下一代基础设施的挑战，包括管理数据要求、能源限制、部署带宽和增加密度，其中就孕育着新的商业模式。目前的物联网生态系统至少有90%是不可见的，它们可能有着神奇的魔力（如现在涌现的创客们），我们应该把它们带入到可见的市场中。

ARM物联网部门商业战略与运营副总裁Michael Horne表示:“在20世纪，处理器是稀缺的资源，而在物联网时代，有不一样的资源匮乏，即能源和生产率，找到一个快速上市的方法。解决目前的技术需求，就需要更智能、可扩展并由系统驱动。应该通过在标准上的投资改变市场，通过管理复杂性简化创新，并提供稳健性、可扩展性和安全智能的产品。ARM致力于提供连接、安全和简单的物联网产品。ARM mbed物联网设备平台(IoT Device Platform)包括 mbed OS、mbed设备服务器和mbed 生态系统，这三部分成就了ARM mbed在生产率、安全、连接、管理和效率5方面上的优势。”

　 mbed OS是专为基于Cortex-M处理器硬件所设计的免费操作系统，包含了安全、通信传输与设备管理等功能。mbed OS的优势在于：最快上市时间、低功耗设计、完整的安全解决方案、最高的连接性标准、设备内部管理。

mbed设备服务器的优势:直接的集成、定期的连接支持、整体的安全管理、领先的开源标准、轻量化管理。

mbed生态系统伙伴包括云伙伴、系统和渠道伙伴、芯片伙伴，这些不同领域的伙伴通过mbed物联网设备平台共享视野和开放标准，让物联网设备和服务的商业部署成为可能。

最终，使用mbed+ARM芯片+sensinode就可以尽情地设计物联网的各种应用，而且还可以通过mbed OS共用一些安全、连接、驱动方面的资源，如智慧城市和智能家庭这样的应用。

“双十一”带来的移动诱惑

阿里巴巴阿里云YunOS首席架构师潘爱民先生在ARM技术论坛上针对中国市场移动操作系统的发展、机会与挑战做了主题演讲。他首先汇报了一下火热的阿里巴巴“双十一”的战况：交易额突破571亿元，有40%的交易转移到移动平台上。这对于中国移动市场来说绝对是一个有意义的数据，因为他们直接跟经济挂钩，也不负阿里巴巴过去在移动平台上的努力。潘爱民先生认为移动OS正成为中国政府和产业界的一个聚焦点（从PC-手机-移动OS）。中国整个产业链是完整的，从移动芯片企业、半导体器件、市场容量到系统人才，全产业链的迭代节奏也跟上了国际步伐。随着移动互联网的快速发展，结合云计算和物联网，加上中国PC时代操作系统折战沉沙的教训，以及来自ARM等公司硬件的开放性，中国移动OS在未来是可以有一席之地的。YunOS将借力“云”的概念，包括云服务和支付支持，以及移动互联网生态系统（ARM、芯片厂商、终端厂商、设计公司等），用APP模式+服务模式+用户体验赢得更多市场。

加速移动创新步伐

更多的连接性正在驱动一场巨大的转变，ARM多媒体处理器事业部市场营销副总裁Dennis Laudick表示：“IoT将会改变社会的所有方面，随着消费电子相关技术的快速繁殖，智能手机成为主要的计算设备，基础设施和服务器的快速演进，第一款基于ARM的服务器的诞生，预计到2020年每个家庭平均有50个网络互联的设备......包括ARM在内的公司会发布更多的产品以支持移动创新的步伐，这些产品能力更强、性能更高、功耗更低，提供工具、软件并缩短开发时间。”

ARM预想未来通过Cortex和mbed技术能够真正实现物物相联，当然，仅靠一己之力是不能完成这样复杂的工作，Dennis 表示：“我们合作伙伴的独特优势能让整个生态系统的每一环节更快地实现差异化，包括SoC、硬件和接口、操作系统、中间件、应用。ARM为整个生态链提供了共同的基础，即系统架构、软件和经验证的IP。”例如ARM面向64位Android的Juno参考开发平台，其整合了ARM公司诸多的先进技术(包括ARMv8指令集)，并且全部集成到了一块板子上。该产品支持big.LITTLE异步架构，板载了两个Cortex-A57、4个Cortex-A53，以及最新的Mali T-624核心。再如，ARM给Linux内核(包括Android)增加IPA智能电源分配功能。

Mali显你所想

图像、视频是物联网诸多应用的“灵魂”。据统计，90%的设备内容收入来自游戏，而游戏越来越复杂；53%的移动数据是视频；73%的移动设备分辨率都是高清甚至更高。随着显示复杂程度、分辨率的提高，对高能源效率、高性能、低功耗、快速上市时间的不懈追求，新的多媒体IP势在必行。ARM推出的全新集成ARM Mali多媒体IP套件（包括Mali-V550视频加速器、Mali-DP550显示处理器以及Mali-T800图形处理器系列），能够高效地提供丰富的视觉内容，用领先的处理器展现和支持真实世界。Dennis介绍到：“去年，Mali有4亿的发货量，各种档次的移动设备中都越来越多地在使用Mali。新的Mali多媒体IP套件使得ARM的合作伙伴能够开发多样的多媒体系统级芯片（SoC），并更快上市、从系统带宽效率中获利、无缝地集成软件、专注于差异化、降低风险。”

ARM以系统层级的方式提供多媒体IP，让芯片伙伴可以通过在系统范围内采用的多项带宽节省技术，例如ARM 帧缓冲压缩（AFBC）、全调适纹理压缩技术（ASTC），达到节能的效果。同时，包括智能消除（TE）以及智能合成（SC）在内的技术也都被全部的Mali IP组块所采用，能避免重复工作，确保更佳的节能特性。另外，Mali-V550与Mali-DP550也受益于动作搜索消除技术（MSE），能够降低多达35%的带宽。

下一代Mali图形处理器能够支持移动多样性，达到性能和效率的完美平衡，支持4K和10-bit YUV，使得3D游戏性能提升55%，并节省60%的带宽。Mali-T820图形处理器针对入门级产品进行优化，相比Mali-T622 ，其性能密度提升高达40%；Mali-T830性能比Mali-T622提升55%；Mali-T860的功耗效率比Mali-T628提升了45%，它可以满足最严苛的消费需求，在高性能的移动设备上提供极致的视觉体验。Mali-V550是ARM首款拥有多标准编解码器的视频IP，其多标准编解码器包括能够在单核内进行编码与解码的HEVC（H.265）；其单核最高可在1080p画面分辨率下实现60帧/s；8核则可支持到4k 120帧的分辨率。Mali-DP550支持最高7层针对图像渲染优化的图像合成，从而为用户实现更多动态、栩栩如生的用户界面；其能为现有的图形处理器分担任务，把图像合成、缩放、旋转以及后处理等任务转移到专用的处理器，提供强化的功能。

Dennis补充到：“Mali也体现了‘Just works’的理念，客户拿来就能立即使用，不用被深层次的技术难点牵绊。未来应该是每一种应用选择自己最合适的SoC，新的Mali多媒体IP套件就代表了ARM在分布式处理领域的扩展，确保以视觉为主的内容在最合适的处理器上运行。当然，ARM不可能独自完成，需要生态系统中的合作伙伴一起来实现。”

1991年以来，ARM处理器的历史累计出货了已经突破了500亿颗,现在正在向1 000亿颗而努力。是什么时候？相信不会太久，来自医疗、教育、智能家庭、汽车等诸多领域以及“冰山”下所蕴藏的新机遇都会为1 000亿颗ARM芯片做出贡献。

后记：在午休时间，记者听到两位工程师的对话，关键词是“太恐怖了”，ARM的野心着实震撼了业内的工程师们，也希望它凭借自身优势和借力合作伙伴的能力撬开无法预知的“冰山”。欢迎阅读记者7月写的《物联网承载着ARM统一软硬件的野心》