
【Arm 專欄】以基於雲的 Arm 虛擬硬體助力物聯網產品開發

為了真正帶動全新的物聯網經濟,必須為物聯網價值鏈中的所有人員,包括 OEM 廠商、晶片設計人員與軟體開發者降低進入門檻。然而如圖一所示,像連網、安全性更新以及機器學習(ML)的快速演進等嶄新需求,已經使得軟體開發的複雜性日益升高。

在 Linux 或 Windows 等這樣的作業系統中,大多數像安全性與無線更新這樣複雜的功能都會在作業系統層級加以應對,並從運行在其上的應用抽離出來。不過,對於嵌入式開發,應用與作業系統之間的抽離並未清楚地描繪。軟體開發人員必須動手整合來自不同廠家的函式庫,並解決工作的硬體間潛在的不相容問題。當發現安全缺陷,或是當機器學習模型刷新且必須在現場的裝置中大規模部署時,這個問題就會顯現出來。
因此當開發人員在促成裝置具有智慧與連網功能時,必須考量一種完全不同的開發流程,針對資料的搜集以及機器學習模型的訓練與邊緣的部署,開發環境必須與雲端服務進行密切整合。如同圖二所示,儲存在雲的資料是用來訓練類神經網路的,這些網路模型必須經歷如剪枝 (pruning) 與量化 (quantization) 等優化程序,以便讓尺寸縮小到適合邊緣裝置的限制。網路模型隨後必須與軟體的其它部份完成整合,在二進制影像中完成修補 (patch),最後部署到裝置中。

我們必須對場域中的裝置進行監控,而額外搜集到的資料可能可提升機器學習模型的效能與品質。如圖二所示,連網智慧裝置的開發實務作法相當複雜,與傳統的嵌入式開發相比,它包含許多全新且不同的開發階段。智慧連網的終端需要更現代化的開發流程,也就是能提供彈性、簡化與快速開發物聯網裝置機會的全新典範。
因應快速成長的物聯網市場,必須加快上市時程
從機器學習的訓練到無線更新、到資料搜集與裝置管理,基於雲的技術讓開發人員得以在現代化與動態的環境中,打造、管理與運行軟體。基於此,Arm 發表 Arm 虛擬硬體,這是一種簡單與可擴充的方式,可消除對硬體的依賴,並開啟基於雲的開發。它是 Arm 強大的建模技術的演進,提供功能精確的 Arm 架構的系統單晶片(SoC)模型,以便應用開發人員在晶片與硬體上市前後建構並測試軟體。作為一個應用在雲中運行包含記憶體與週邊裝置的模擬,Arm 虛擬硬體可以消除構建與配置測試用開發板場的複雜性,Arm 虛擬硬體使開發人員可以利用像持續整合(CI)與 DevOps/MLOps 等當代軟體開發的實例。
Arm 虛擬硬體的公開測試版目前已經可用,並且是 Arm 全新的物聯網全面解決方案提案的一環,這是設計物聯網的全新方式,測試版可供由 Arm SoC 合作夥伴推出的 Arm Corstone-300 子系統進行多種配置,包括 Cortex-M55 CPU 與 Ethos-U55 uNPU。
Arm 虛擬硬體能大幅提升軟體開發體驗,開發人員可以在雲運行與擴充 CI 的基礎設施,並在幾秒鐘內於雲啟動數千個虛擬開發板,且所有的測試套件都能完全平行運行,使開發人員揮別失效的開發板與電源供應器!對於資料科學家與機器學習工程師,Arm 虛擬硬體可以直接在雲中,針對不同的機器學習網路配置與優化策略進行實驗與測試,而且速度比實體硬體還要快。
Arm 在晶片可用前的軟體開發與電子設計自動化(EDA)驗證流程方面,已經擁有超過十五年開發功能精確的 Arm IP 模型之豐富經驗。Arm 虛擬硬體為物聯網與嵌入式應用軟體開發人員,直接提供指令精確的模擬,使其能利用虛擬目標針對物聯網與機器學習應用。您可以點擊這裡觀看包括 TensorFlow Mobile 與 DSP Concepts 等 Arm 合作夥伴說明 Arm 虛擬硬體賦予他們的開發人員哪些新的能力。
Arm 虛擬硬體可以在 AWS Marketplace 免費取用 ,它同時也以 Amazon Machine Image(AMI)形式進行測試,為了讓開發人員便於上手,AWS 也為前一千名符合資格的用戶,提供超過 100 個小時免費的 AWS EC2 CPU 點數。
首次 Arm 虛擬硬體實作教學課程

為了協助開發者進一步瞭解 Arm 物聯網解決方案與 Arm 虛擬硬體,Arm 將於 2022 年 6 月 21 日 (二) 下午 1:30 至 5:30 於線上舉辦「Arm AIoT 暨智慧視覺技術論壇」,Arm 將邀請 AWS 解決方案架構師以及 Arm 技術人員以「Arm Virtual Hardware 與 SOCA 在 AWS 上打造安全可靠的 IDE 環境」為主題,共同進行 Arm 虛擬硬體教學:
- Arm 將實際演示利用雲端運算技術,使用類神經網路模型對 Cortex-M55 與 Ethos-U55 進行模型優化及佈署
- AWS 將演示如何利用 Arm Virtual Hardware 與 AWS 解決方案 SOCA (Scale-Out Computing on AWS) 構建安全可靠的開發環境,使工程團隊能在雲上開發及測試產品,提升產品開發效率和降低硬體開發成本。
此外,Arm 專家將針對智慧相機市場、Arm 物聯網全面解決方案擴充組合、最強大的 Cortex-M處理器 Cortex-M85及Arm AI 技術進行介紹,而 Arm 生態系夥伴包括奇景光電、耐能智慧、凌華科技、Tomofun、PUFsecurity 也將針對其基於 Arm 最新的產品、多樣化的應用案例、及開發 AIoT 裝置及智慧相機時之洞察與經驗進行座談會分享,內容精彩,請勿錯過。
責任編輯:Mia
核稿編輯:Chris
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