采用Arm AE IP產(chǎn)品組合實現(xiàn)SDV功能安全

作者：Arm 汽車事業(yè)部功能安全產(chǎn)品負(fù)責(zé)人 Madhusudan Rao

軟件和人工智能 (AI) 前所未有的發(fā)展正定義著軟件定義汽車 (SDV)，并對性能、效率、安全性及可靠性等方面提出了更高的要求。為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，Arm 推出了一套全新的領(lǐng)先處理器，進一步擴展了 Arm 汽車增強 (AE) IP 產(chǎn)品組合。然而，Arm 的功能安全策略不僅僅局限于硬件，還通過提供軟件測試庫 (STL)、工具和編譯器等帶來全方位的支持。因此，便能助力 Arm 的汽車合作伙伴將基于 Arm 架構(gòu)的安全解決方案無縫集成到其設(shè)計中。

Arm 始終深耕汽車計算安全

三十多年來，Arm 一直是汽車行業(yè)中安全計算方面值得信賴的領(lǐng)導(dǎo)者。近期推出的 Arm AE IP 產(chǎn)品組合包含了一整套具有安全功能的產(chǎn)品，延續(xù)在安全方面的優(yōu)勢地位。全新 IP 基于 Armv9-A 架構(gòu)打造，為廣泛的汽車應(yīng)用提供全面的功能安全特性，其適用范圍涵蓋自動駕駛、先進駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、數(shù)字化座艙、車載信息娛樂系統(tǒng) (IVI) 和區(qū)域控制器等。

全新 Arm AE IP 可實現(xiàn)高達 ASIL D 完整性等級的系統(tǒng)功能安全特性的一致性應(yīng)用，還結(jié)合了核心 IP 陣容所支持的一系列軟件測試庫，以達到“開箱即用”的 ASIL B 等級的診斷覆蓋率。Arm 的功能安全策略著眼于如何為合作伙伴提高靈活性，幫助他們實現(xiàn)相關(guān)特性與功能的部署。此外，該策略還助力合作伙伴構(gòu)建高度安全、穩(wěn)健可靠且值得信賴的汽車計算系統(tǒng)。

通過新的 CPU 集群配置

實現(xiàn)功能安全

Arm 新一代 Cortex-A 系列 AE CPU（Arm Cortex-A720AE 和 Cortex-A520AE）可實現(xiàn)混合模式、瞬態(tài)故障保護 (TFP)、接口保護、內(nèi)存保護等關(guān)鍵功能安全特性，且支持 STL。全新 CPU 設(shè)計的一大優(yōu)勢是可以根據(jù)合作伙伴提出的具體安全工作負(fù)載要求來配置 IP 的功能安全特性。全新產(chǎn)品基于現(xiàn)有功能安全特性打造，可提供分核/鎖步 (split/lock) 與混合模式。通過最新的 DSU-120AE 可在配置構(gòu)建或啟動時提供以上安全特性。可選的 TFP 能夠根據(jù)對目標(biāo)安全用例的系統(tǒng)安全分析，檢測硬件中的瞬態(tài)故障。

通過分核/鎖步功能，Arm 的汽車合作伙伴能夠靈活執(zhí)行高達 ASIL D 完整性等級的安全工作負(fù)載。在與 TFP 和 STL 相結(jié)合的混合配置中，為執(zhí)行高達 ASIL B 完整性等級的安全工作負(fù)載提供了硬件平臺。

混合模式支持集群配置，其中 DSU 為鎖步配置，而核心本身為分核配置。過去，滿足汽車 ASIL B 等級的安全用例通常是通過邏輯內(nèi)置自檢 (LBIST) 實現(xiàn)的，而現(xiàn)在通過在 Arm AE IP 上部署 STL，可為該用例提供更優(yōu)異的計算子系統(tǒng)可用性。

圖：靈活的混合計算可提高性能和安全性

Arm AE IP 產(chǎn)品組合中

其他產(chǎn)品的功能安全

在汽車計算系統(tǒng)中，這些 CPU 集群配置可搭配：

性能級 Arm Neoverse V3AE CPU

CoreLinkCMN-S3AE、CoreLink MMU S3、CoreLink GIC-720AE 和 CoreLinkNI-710AE互連

全新 ISP Arm Mali-C720AE

用于實時計算的 Arm Cortex-R82AE

Neoverse V3AE

除了可提供服務(wù)器級性能，Neoverse V3AE 還具備 ASIL D 等級的系統(tǒng)能力。這意味著合作伙伴可通過 Arm 帶安全概念的參考設(shè)計 RD-1AE 來提高整個汽車計算系統(tǒng)的安全性。

Cortex-R82AE

Cortex-R82AE 是承當(dāng)汽車實時系統(tǒng)中高負(fù)載的代表。新一代 R 系列處理器提供實時功能，可部署在采用單個安全島設(shè)計的異構(gòu)計算解決方案中，或用于實時微控制器 (MCU)。事實上，RD-1AE 中的安全島架構(gòu)就采用了 Cortex-R82AE。通過引入 Cortex-R82AE，合作伙伴能構(gòu)建具有功能安全特性的高可靠性汽車計算系統(tǒng)，并在可用性與安全性開發(fā)周期間取得平衡。

除了性能比上一代產(chǎn)品提高 50%，Cortex-R82AE 還提供具備 ASIL D 等級的系統(tǒng)安全級別，并在鎖步模式和混合模式下分別提供具備 ASIL D 等級和 ASIL B 等級的診斷能力。此外，該處理器通過可選的 TFP 為瞬態(tài)故障提供保護。Cortex-R82AE 還提供 Arm 專門打造的 STL，以提供 ASIL B 等級的能力支持。

Mali-C720AE

Mali-C720AE ISP 以廣受歡迎的 Mali ISP 系列為基礎(chǔ)，為自動駕駛和 ADAS 應(yīng)用提供出色的圖像處理能力。這些應(yīng)用需要高性能表現(xiàn)，并看重延遲性表現(xiàn)，為此，Mali-C720AE ISP 具備高達 ASIL D 等級的系統(tǒng)安全能力和高達 ASIL B 等級的硬件診斷能力。

互連和系統(tǒng) IP

新一代處理器核心與全新一致性網(wǎng)狀互連 IP CMN-S3AE 相結(jié)合。這是具有安全功能的互連技術(shù)，可為異構(gòu)處理能力提供支持。同時，非一致性 NI-710AE 提供通用互連平臺，以實現(xiàn)安全島、區(qū)域控制和 ADAS 功能所需要的高可配置性的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而構(gòu)建 SoC 設(shè)計。該互連還支持新的 AMBA 協(xié)議，具有內(nèi)置接口保護功能，可提供 ASIL D 等級的系統(tǒng)能力和高達 ASIL D 等級的診斷鎖步能力。GIC-720AE 是安全增強通用中斷控制器 (GIC)，MMU S3 是內(nèi)存管理單元 (MMU)，用于處理中斷和內(nèi)存管理，從而為汽車用例提供統(tǒng)一高性能系統(tǒng) IP。

采用 RD-1 AE 的 Arm 安全解決方案

Arm 持續(xù)投資功能安全，致力于為行業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)在自動駕駛、ADAS 和 IVI 特定產(chǎn)品與應(yīng)用相關(guān)解決方案中提供支持。為了將以上解決方案部署到市場并實現(xiàn)左移策略，Arm 開發(fā)了帶有虛擬平臺的參考設(shè)計 RD-1 AE、技術(shù)架構(gòu)概述和安全手冊。例如，基于此參考設(shè)計，Arm 的汽車合作伙伴能夠以 Neoverse V3AE 的高性能主要計算為基礎(chǔ)，并整合基于 Cortex-R82AE 的安全島計算和運行時安全引擎，以實現(xiàn)集成的自動駕駛解決方案的部署。RD-1 AE 還提供諸多功能安全特性，包括基于多集群鎖步且具有 ASIL D 等級診斷功能的安全島，以及通過基于軟件的關(guān)鍵應(yīng)用監(jiān)控 (CAM) 實現(xiàn)的監(jiān)控能力。

系統(tǒng)和診斷安全等級

以下列表為 Arm 新一代產(chǎn)品組合及其安全功能，并經(jīng)第三方評估確認(rèn)。

全面的功能安全能力

一直以來，Arm 始終秉承“安全第一”的理念開發(fā)所有的計算解決方案。全新 Arm AE IP 產(chǎn)品組合為新一代 SDV 提供廣泛的功能安全特性。確保汽車合作伙伴能夠根據(jù)自身的功能安全需求和要求，打造定制化、高可擴展性的計算系統(tǒng)。

除了經(jīng)安全認(rèn)證的豐富 IP 之外，Arm 還提供支持性 STL、工具和編譯器，旨在幫助汽車合作伙伴將安全解決方案無縫集成到其設(shè)計中。Arm 在功能安全的所有投入與努力，為市場帶來了一系列豐富的功能安全特性，從而為汽車行業(yè)的持續(xù)轉(zhuǎn)型帶來有力的支持。