作者：Arm 汽車事業部高級產品經理 Prakash Mohapatra

在之前的一篇推文中我曾談到過，汽車行業的近期發展趨勢正在推動對汽車架構中區域控制器和域控制器的需求。而基于 Armv8-R 的 Arm Cortex-R52 和 Cortex-R52+ 核心正是滿足區域控制器和域控制器設計和性能需求的理想之選。Cortex-R52 和 Cortex-R52+ 已廣泛應用于汽車設計領域，既包括獨立的微控制器 (MCU)，也有與 Cortex-A 核心結合的異構設計。

對于更多特性和功能的需求使得車載算力要求與日劇增。在追求更高性能的過程中，區域控制器的發展也齊頭并進。為應對新興的電子/電氣 (E/E) 架構引發的應用整合趨勢，對更高性能區域控制器的需求愈發高漲。在某些設計場景中，可能需要多個 Cortex-R52 和 Cortex-R52+ 集群來滿足性能要求。

新的 Arm Cortex-R82AE

為了滿足區域控制器的高性能需求，Arm 推出了基于 Armv8-R AArch64 架構的 Cortex-R82AE。Cortex-R82AE 核心現已向合作伙伴開放授權并可部署到其設計中。作為首款采用 Armv8-R AArch64 架構的汽車增強 (AE) 處理器，Cortex-R82AE 提供先進的功能安全性和出色的單核性能。Cortex-R82AE 不僅拓展了性能邊界，更為汽車合作伙伴提供了擴展產品系列的升級途徑。

Cortex-R82AE 的優勢

Cortex-R82AE 進一步擴大了已被廣泛采用的 Cortex-R 系列在汽車市場的覆蓋范圍。這款 64 位處理器支持每個集群多達八個核心。其內存系統經過增強后，具備更寬的集群端口和共享 L2 緩存，能夠提供更高的性能。與此同時，通過支持集群內和集群間一致性，Cortex-R82AE 簡化了面向更高計算對稱多處理 (SMP) 設計的軟件開發流程。

此外，作為首款汽車增強 Cortex-R 處理器，Cortex-R82AE 配備了可選的內存管理單元 (MMU)，能夠支持 Linux、Adaptive AUTOSAR 等功能強大的操作系統。除此之外，與 Cortex-R 系列的其他核心一樣，Cortex-R82AE 也配備了內存保護單元 (MPU)。它支持實時虛擬化，可在單個核心上運行功能強大的操作系統，以及 Zephyr、FreeRTOS、Classic AUTOSAR 等實時操作系統。虛擬機管理程序可確保運行不同軟件組件的虛擬機之間互不干擾 (FFI)。

Cortex-R82AE 可與 Cortex-A 核心等應用處理器一起部署在異構設計中。由于應用處理器核心集群和 Cortex-R82AE 集群具有統一的內存視圖，對大地址位寬的支持簡化了系統集成。在這種異構設計中，Cortex-R82AE 的主要用例之一是充當安全島。安全島的目的是進行故障報告并驗證應用處理器的運行情況。它還可用于實時任務、啟動編排和系統測試。

升級至 Cortex-R82AE

為了滿足區域控制器和安全島設計的新興需求，目前采用 Cortex-R52 和 Cortex-R52+ 的合作伙伴考慮在其即將推出的產品中升級到 Cortex-R82AE。為了支持這一升級過程，Arm 精心編制了一份指南，為合作伙伴如何將其現有軟件遷移到基于 Cortex-R82AE 的設計中提供建議。該指南同樣適用于 Cortex-R82AE 的新項目開發。除了提供軟件遷移指導外，該指南還討論了基于 Armv8-R AArch32 的 Cortex-R52 和 Cortex-R52+，與基于 Armv8-R AArch64 的 Cortex-R82AE 之間的主要區別。

其中包含以下幾個部分：

指令集架構 (ISA)：該節列出了 Armv8-R AArch32 和 Armv8-R AArch64 架構上使用的不同指令集。該節還闡述了這兩種架構在浮點支持和寄存器集方面的差異。

異常模型：深入探討這兩種架構中的異常向量表和異常處理的細節。

內存模型：Armv8-R AArch32 僅支持物理地址；而 Armv8-R AArch64 還支持虛擬內存。該節討論內存映射和虛擬內存系統架構 (Virtual Memory System Architecture, VMSA)，僅 Armv8-R AArch64 支持 VMSA 架構。

系統寄存器：深入探討這兩種架構中包含的系統寄存器。

安全性：Cortex-R82AE 支持“僅安全訪問”狀態，因此它可以發起正常訪問和安全內存訪問。而基于 Armv8-R AArch32 的 Cortex-R52 和 Cortex-R52+ 僅支持正常訪問狀態。

虛擬化：利用 EL2 MPU 技術的 Cortex-R82AE 以及 Cortex-R52 和 Cortex-R52+ 核心均支持虛擬化，可確保在同一設備上運行的多個混合關鍵軟件組件之間互不干擾 (FFI)。而 Cortex-R82AE 具有可選的 EL1 MMU，適合在虛擬機中運行 Linux 等功能強大的操作系統的同時，使用 EL1 MPU 運行實時操作系統。

編譯器和優化：該節圍繞基于 Cortex-R52 和 Cortex-R52+，以及 Cortex-R82AE 的開發，提供關于編譯選項的提示和指導。

Cortex-R82AE 可連接至更大容量的內存，并同時具備更高的性能，可助力合作伙伴在不影響域控制器和區域控制器設計的實時性要求下，實現更大的計算處理能力。更多關于 Cortex-R52/Cortex-R52+ 與 Cortex-R82AE 之間的對比，以及將軟件遷移到基于 Cortex-R82AE 的設計，可于《從 Armv8-R AArch32 到 Armv8-R AArch64 的軟件遷移指南》獲取更多細節。