敢为天下先!阿里巴巴将发布5纳米ARM服务器芯片

在圈内做服务器的大多都知道ARM服务器芯片的厂商里,名气比较大的主要是甲骨文和ARM都有投资的Ampere Computing,云计算霸主AWS的Graviton,以及华为的“鲲鹏”等等。


以Ampere为例,他们不但有128核心7nm制程的处理器,还有配套的开源固件。包括微软、腾讯在内的很多大厂都是他们的客户,风头正劲。

可近日有消息称,又一家中国大厂杀入了服务器芯片领域。

据财新网报道,阿里巴巴从2019年开始研发的ARM架构服务器芯片已于2021年完成流片。该芯片拥有128核心,采用5nm制程打造,是目前制程最为先进的服务器芯片。

一位知情人士透露,阿里巴巴或在2021年云栖大会上发布这款芯片。关于具体的性能和参数,大家可以关注近日的官方报道。

关于阿里巴巴的“平头哥”:

平头哥半导体有限公司是阿里巴巴旗下半导体公司,成立于2018年9月,总部位于浙江杭州。

该公司提供安全、智能和普惠的云端一体化计算架构,聚焦云计算与嵌入式两类芯片,利用先进的芯片技术优化物理世界数据产生、传输和使用的方式,打造新一代云和端协同发展的技术体系。

超越硅元素:ARM发布塑料芯片,研究登上Nature

真正的物联网芯片,连材质都给你改成塑料的。

在光计算芯片、量子计算实用化之前,Arm 的塑料处理器可能会更早一步来到我们的身边。

近日,著名半导体设计公司 Arm 与 PragmatIC 合作,生产出了全球应用最广泛的处理器架构 Cortex-M0 的非硅版本,其研究还发表在了《自然》杂志上。

塑料版的 M0 由聚酰亚胺基板构建,由薄膜金属氧化物晶体管组成,就像 IGZO TFT 屏幕一样。

Arm 等机构的研究人员在最近的一项研究中表示,他们尝试将芯片电路和组件打印在塑料基板上,就像打印机在纸上打印墨水一样。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-021-03625-w

这种芯片可以通过将电路直接印刷到纸张、纸板甚至布料上来实现,大幅降低了生产成本。据介绍,该技术可以让数以亿计的日常生活用品(如衣服和食品容器)连接上互联网,以收集、处理和传输数据——对于商家来说可以成倍提高效率,对于隐私保护也有重要意义。

近几十年来,摩尔定律的发展让芯片不断接近「沙子价」,出现在电视、洗衣机、手表等各种电器和可穿戴设备上。然而这种应用范围的拓展是存在极限的。如今几乎所有的芯片都需要在高度专业化且精密的晶圆工厂中制造,经历数十个复杂的化学和机械过程,从原材料到出厂需要长达八周的时间。

现在,随着 Arm 提出的 32 位 PlasticARM 处理器出现,一切将会发生变化。

Arm 的研究工程师 James Myers 表示,这种柔性芯片可以运行一系列程序,但目前它使用的是只读处理器,因此只能运行内置代码。未来的版本将使用完全可编程的、灵活的内存。

「这个芯片不会很快,也不会很节能,但我可以把它放在生菜上记录保质期,这就是它的用途,」他表示。

「我们还在寻找应用,就像 20 世纪 70 年代那些研发处理器的人一样。它能用来支持智能包装吗?能用作气体传感器来检测食物可食用性吗?还是说我们可以把它做成可穿戴健康贴片?这些问题目前都处在探索阶段。」

在柔性芯片领域,Arm 并不是第一个吃螃蟹的人,但他们的芯片却是迄今为止所公布的成果中最强大的一个。它在不到 60 平方毫米的芯片上集成了 56340 个组件,这个数量相当于之前最好的柔性芯片组件数的 12 倍,其计算性能大大提高。

打印在塑料薄膜上的计算机处理器

柔性处理器:真正的 IoT 芯片?

与传统硬质的半导体器件不同,柔性芯片构建在纸张、塑料或金属箔等基板上,并使用有机物、金属氧化物或非晶硅等有源薄膜半导体作为材料。与晶体硅相比,它们具有许多优势,包括厚度、一致性和制造成本。薄膜晶体管 (TFT) 可以在柔性基板上制造,其加工成本比在晶体硅晶片上制造的金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 要低得多。

不过,TFT 技术的目标不是取代硅。随着这两种技术的继续发展,硅晶片很可能会在性能、密度和功耗效率方面保持优势。而 TFT 会使电子产品具有多变的外形尺寸和硅无法实现的低成本,从而显著扩展「芯片」这一概念的应用范围。

随着物联网技术的发展,我们身边越来越多的设备正在走向智能化,但还有很多日常物品还面临着关键挑战,如水杯、食品包装、衣服、贴纸、绷带等。成本是阻碍传统硅技术在日常用品中可用的最重要因素。尽管芯片制造规模化有助于降低单位成本,但对于这些应用更加广泛的物件来说仍然相去甚远。更不用说硅芯片本身并不轻薄。

塑料芯片为我们打开了可观的未来,在过去的 20 年中,柔性电子产品技术已经发展到可以提供成熟的低成本、薄型、柔性和高适应性设备,输出包括传感器、存储器、电池、发光二极管、能量收集器、近场通信 / 射频识别等成型产品。这些组件是大多数电子设备的基础,但微处理器仍然是个问题。

柔性微处理器难以制造的原因在于,我们需要在柔性基板上集成相对大量的 TFT 以执行有意义的计算,这在新兴的柔性 TFT 技术出现之前是不可能的。

此前,人们尝试使用折中的方法,将基于硅的微处理器管芯集成到柔性基板上(这也称为混合集成)。尽管这是一种短期的解决方案,但仍然依赖于传统的高成本制造工艺,不是一个长久的解决方案。

Arm 的柔性芯片是如何打造的?

Arm 柔性芯片的微处理器是采用柔性电子制造技术制造的,该技术也被称为「天生灵活的处理引擎(natively flexible processing engine)」。他们使用的技术包含金属氧化物 TFT。金属氧化物 TFT 成本很低,而且可以缩小,方便大规模集成。

早期的原生柔性处理器相关工作是基于使用低温多晶硅 TFT 技术开发 8 位处理器,这种技术制造成本高,横向可扩展性差。最近,基于二维材料的晶体管被用于开发处理器,例如使用二硫化钼(MoS2)晶体管的 1 位 CPU 以及由碳纳米管场效应晶体管构造的 16 位 RISC-V CPU。

然而,这两项工作都是在传统的硅片上进行的,而不是在柔性基板上。

构建基于金属氧化物 TFT 的处理元件的首次尝试是一个 8 位算术逻辑单元,它是 CPU 的一部分,与印制在聚酰亚胺基板上的可编程 ROM 耦合。在最近的一系列研究中,Ozer 等人提出了用在金属氧化物 TFT 中的原生柔性机器学习硬件。尽管该硬件拥有由金属氧化物 TFT 构造的最复杂的柔性集成电路(FlexIC),逻辑门数达到 1400,但 FlexIC 不是微处理器。

可编程处理器方法比机器学习硬件更通用,支持丰富的指令集,还可用于编程广泛的应用程序,从控制代码到数据密集型应用程序,包括机器学习算法。

总体来看,Arm 的处理器以三层方式构建:1)一个 32 位 CPU;2)一个 32 位处理器,包含一个 CPU 和 CPU 外围设备;3)一个 SoC,包含处理器、存储器和总线接口,它们都是在柔性基板上用金属氧化物 TFT 构造的。

32 位处理器源自支持 Armv6-M 架构(拥有丰富的 80 多个指令集)的 Arm Cortex-M0 + 处理器,以及现有的软件开发工具链(例如编译器、调试器、连接器、集成开发环境等等)。整个 SoC(PlasticARM)能够从它的内存储器运行程序。PlasticARM 包含 18334 个 NAND2 等价门,这使其成为最复杂的 FlexIC,复杂程度至少是之前同类集成电路的 12 倍。

PlasticARM 的芯片架构如下图 1a 所示。

它是一个由 32 位处理器组成的 SoC。该处理器完全支持 Armv6-M 指令集架构,这意味着为 Cortex-M0 + 处理器生成的代码也可以在它所派生的处理器上运行。

图 1b 是 PlasticARM 与 Arm Cortex-M0 所用的 CPU 的对比。

PlasticARM 是使用工业标准芯片实现工具,采用 PragmatIC 的 0.8 μm 工艺实现的。

下图 1c 展示了 FlexIC 的布局,从中可以看出 Cortex-M 处理器、RAM 和 ROM 的分布。PlasticARM 是使用一条名为「FlexLogIC」的商业「fab-in-a-box」生产线制造的,其 die 显微图像如下图 1d 所示。

更多细节请参考论文。

参考内容:

https://www.anandtech.com/show/16837/plasticarm-get-your-next-cpu-without-silicon

https://www.theverge.com/2021/7/23/22590001/arm-plasticarm-cheap-flexible-plastic-microchip-internet-of-everything

把网站架在树莓派云上

虽然说树莓派的主战场在物联网和教育,但还是会有人把它用在其他领域。

比如,部署网站。

早在2016年底,Mythic Beasts公司就推出了Raspberry Pi云服务,允许大家租用Raspberry Pi 3作为服务器。

Raspberry Pi 4上市以后,他们的云服务也相应的大幅升级。

毕竟Pi 4的性能是Pi 3的两倍以上,仅内存就四倍(4GB版本的树莓派)。

在获悉Raspberry Pi 4研发完成后,Mythic Beasts公司的皮特·斯蒂文斯(Pete Stevens)跟树莓派创始人埃本·厄普顿(Eben Upton)拿啤酒打赌了。

说他们可以用Raspberry Pi 4搭建服务器,来作为Raspberry Pi 4发布的Web平台。

由于树莓派新版本发布的受欢迎程度,发布日当天的访客不是百万为单位,而是以千万为单位。

因此,服务的稳定至关重要。

2019年6月20日星期四,埃本把18台4GB内存的Raspberry Pi 4交给皮特团队,以替换Raspberry Pi官方博客的所有Web服务器(x86)。

  • 14×动态Web服务器(PHP / Apache)
  • 2个静态Web服务器(Apache,静态文件)
  • 2个Memcache(在内存中加速Web服务)

他们在6月21日周五构建时,立即遇到了一个“鸡和蛋”的问题。

树莓派官网的Web服务器是通过Puppet构建的,当时基于Debian Jessie。

Raspberry Pi 4(服务器)上的系统是Debian Buster尚未发行的版本,当时Puppet不支持该版本。

然后皮特团队与Raspberry Pi基金会的Greg Annandale一起,创建了可以在Raspberry Pi 4上运行的Puppet,将配置从Debian Jessie升级到Buster(这个版本有新的Apache/ PHP),并进行了测试。

关于机箱和布线

早在搭建Raspberry Pi 3云的时候,皮特团队就做了对应的机箱。

然后他们采用了相同的方法,用POE扩展板供电的方式,为每台Raspberry Pi 4提供电源和网络。这大大降低了布线和设置的复杂性。

6月21日周五晚上21点,也就是皮特团队开工的24小时后,他们将快速打造的Raspberry Pi 4集群移至Sovereign House,这里是Mythic Beasts数据中心所在地,也是欧洲网络最好的区域之一。

在几个小时的时间里,皮特团队逐步将整个生产环境从现有的虚拟服务器转移到Raspberry Pi 4云,直到树莓派官方博客的每个页面都由Raspberry Pi 4集群提供服务。

因为加了PoE HAT,所以机箱内不能整齐摆放

真正的考验,发布日。

Raspberry Pi 4发布当天,树莓派集群扛住了数千万用户的访问。

皮特团队在树莓派集群和网站的前端设置了Cloudflare,它为静态资源提供加速,并保护网站免遭拒绝服务攻击。

不幸的是,他们在发布过程中宕机了两个小时,原因是威瑞森(Verizon)的客户运行了一个配置错误的网络优化器。所以树莓派4集群有一个漫长的午休时间……

详细信息可访问:

https://www.cloudflarestatus.com/incidents/46z55mdhg0t5

随后,皮特团队让树莓派官网在Raspberry Pi 4集群上跑了一个多月,然后才换回之前的虚拟服务器。

他们证明了树莓派4可以是一个很棒的网站部署平台。

编者按:不知道啤酒有没有赢到。

将Raspberry Pi 4云服务商业化

皮特团队已经为一些客户提供Raspberry Pi 3的云服务(例如PiWheels,它为Raspberry Pi构建Python软件包),而且能够按需启动Raspberry Pi 3对客户极为有用。

由于SD卡并不是很可靠。每次出现故障时,人工干预不仅耗时间,还意味着皮特团队必须物理接触树莓派云中的每一块板子。

所以皮特团队选择了Netboot加网络存储的方式,不但可以远程开机,还可以远程re-image树莓派。避开了一些坑。

他们在2019年11月采用了Beta版固件,并构建了一个Raspberry Pi 4网络启动设置的示例。

然后把它集成到管理程序,构建与Raspberry Pi 4兼容的操作系统镜像。并增强了账单和计费的功能,以应对多种模型和按小时计费。

然后,他们又不得不对文件服务器和网络进行了升级。

因为树莓派4B是“真”千兆网卡,需要提供比Raspberry Pi 3更强的支持。

当然,皮特团队也做了向后兼容,以免影响现在Raspberry Pi 3云的用户。

2020年6月17日,皮特团队上线了 Raspberry Pi 4的云,正式向客户提供服务。

Mythic Beast自己公布的和AWS类似业务对比:

估计再过一段时间,他们的云该提供8GB内存的硬件版本和64位Raspberry Pi操作系统了。

目前市面上流行的ARM云服务器,主要有华为鲲鹏和AWS Graviton。

线索:Raspberrypi.org

编译:王文文

20块钱做张可运行Linux的名片

对于一个工程师来说,如何在一张名片上宣告自己的实力?在上面制造一台完整的计算机说不定是个好主意。

  最近,美国一名嵌入式系统工程师 George Hilliard 的名片引发了众人的关注。他以自己的名片为「主板」,在小小的空间里打印了计算机系统所需的所有元器件,使其可以成为了一台可以运行 Linux 的电脑。上面还有一个简化版的 Python 解释器。

  这一颇具极客风的创意引来了社交网络上人们的广泛推崇,他的文章在 HackerNews 上出现还不到一天,点赞量就超过了 2000。

  制作这样一张名片,除了需要有足够的理论知识以外,所需的零件可以在淘宝上买到(是的,这位美国小哥就是这么做的),一张名片的成本大约 20 元人民币

  让我们看看他是如何做到的。

  作为一名嵌入式系统工程师,George Hilliard 一直在追寻完美的设计,其中之一就是最简洁的 Linux 系统计算机。他一直在海量处理器型号中寻找最优解,最终发现了新的大陆。他对自己说:「这些处理器便宜得就像白送。」很快产生了用它们来制作可以运行 Linux 的名片的想法。

  此前,不少极客先驱曾经在名片上发挥了自己的创意,其中包括 U 盘名片、带闪光灯的名片,甚至带无线电首发功能的名片。不过还从来没有可以运行 Linux 系统的名片。所以 George 自己动手做了一个:  

成品看起来是这个样子的,它是一台完整的 ARM 架构计算机,运行由 Buildroot 构建的定制 Linux 固件。

所以如何让它跑起来呢?名片的左下角是一个 USB 接口,如果你把它插入一台计算机,它将在 6 秒钟启动,显示为 USB 闪存,以及虚拟串行端口,你可以使用卡片的 shell 登陆。闪存驱动器里有一个 README 文件、个人简历的副本以及一些照片。而 shell 上有很多游戏,比如 Unix 上经典的 fortune and rogue、2048 以及一个小型的 MicroPython 解释器。

  所有这些都是在一个容量仅有 8MB 的闪存卡上实现的。Bootloader 的大小为 256KB,内核为 1.6MB,整个根文件系统用掉了 2.4MB。所以装一个系统绰绰有余。它还包含了一个可写入的主目录,以备有人想在上面存入什么东西。

  最后,一张名片的成本被控制在人民币 20 元左右,对于一台电脑来说,这显得足够便宜。

  一、名片设计是件「技术活」

  George Hilliard 自己设计并制作了整张名片,这虽然是作者的本职工作,但要找到足够便宜的元件还是非常麻烦的。

  处理器的选择是最重要的部分,它会控制成本并确定整个项目是可行的。在一系列调研后,George 选择了 F1C100s,它是 Allwinner 出品的一块贼便宜的芯片,它在成本优化上下足了功夫。这块芯片集成了 RAM 与 CPU,在功能上至少已经满足要求了。

  没想到的是,George 小哥哥竟然是在淘宝上买的 F1C100s,其它元器件都是在 LCSC 上买的。

  George 使用 JLC 制作了 PCB 板子,大概只需要 56 块钱就能做 10 份。George 表示他对 JCL 制作的板材印象深刻,它们虽然不像 OSHPark 制作的那么好,但是质量也还不错,重点是价格实惠。第一次做出来的电路板是哑光的黑色,它带有一点指纹的磁感。

  在第一次制作电路板时还遇到了一点麻烦:首先,USB 端口不够长,因此很难与更多的 USB 接口连接;其次,flash footprint 是错误的,George 通过手动把针脚压到元件后面。  

  在我们验证了各个部分后,再制作一次板材就能得到文章上面的实力。因为线路板尺寸很小,George 决定立即使用一个便宜的回流焊回流所有的部件。因为他能使用激光切割机,所以可以用激光切割压模机压制的焊锡模板。模板的效果非常好,芯片的 0.2 毫米针脚需要特别注意才能保持光洁:激光功率与焦距是非常重要的。

  其它空白的 PCB 板是非常好的夹具,用来固定板材以处理针脚,固定可以通过透明胶完成。George使用焊锡手动焊接元器件,他确保板材和元器件的处理都是无铅、无害的,因此用来作为名片也是没什么问题的。

上面这张图展示的处理结果有点偏离,但焊锡其实还是挺容易使用的,而且组装起来也非常容易。每一个元器件大概需要 10 秒钟装配,所以作者尽量减少元器件的数量。

  二、这样的名片多少钱?

  前面 George 已经尽可能降低成本了,他认为现在已经足够便宜,即使将名片发给别人也不会心疼。当然,也只有重要的结识对象才会收到这样的名片,毕竟所有元件都要你一个个装配。下面所有的成本都没有考虑装配时间,动手能力强的读者们可以考虑自己做一个。

当然,作者也表明还有很多成本并不能量化,例如运费和试错等等。但 20 块 RMB 已经非常低了,尤其是对于一块能运行 Linux 系统的板子。这其实也体现了企业制作端设备的成本,元器件成本要比我们想象中的低很多。

  三、名片的性能怎么样

  嗯,它在 6 秒内就启动了一个超级简化的 Linux 系统。因为格式和成本等因素,该名片是没有 I/O、联网模块,以及其它占资源比较大的程序。不过不管怎么样,George 还是将一些有趣的应用拷进了固件镜像文件。

  USB

  我们能通过 USB 做很多有意思的事,但作者特意令名片保持非常精简的状态,我们可以在电脑上做一些尝试。Linux 可以让我们像设备一样使用一些小工具,作者将该芯片之前的一些开发工作也传到了名片内,所以能有 USB 小工具框架的完整功能。George 决定模拟一个预生成的闪存驱动器,并通过虚拟串行端口提供 shell 服务。

  Shell

  在登录为 root 用户后,我们可以运行所有模拟串行控制台:

  • rogue:经典的 Unix 游戏《地牢爬虫》;
  • 2048:控制台版的 2048 游戏;
  • fortune:各种名人名言,为了给其它应用节约空间,其并不包含完整的数据库;
  • micropython:一个非常轻量的 Python 解释器。

  模拟闪存驱动

  在编译的过程中,构建工具可以生成一个很小的 FAT32 镜像,并将其加到 UBI 分区中。正如之前描述的,Linux 小工具子系统会将其作为一个储存设备提供给 PC。如果你希望看看闪存驱动到底发生了什么,那么最简单的就是看看源代码,它里面有作者的一些简历与介绍。

  闪驱源码地址:https://github.com/thirtythreeforty/businesscard-linux/tree/master/package/businesscard-flashdrive/files

  制作这种名片需要哪些资源?

  在制作电路板名片的过程中,George 使用了 F1C100s 芯片,并在上面运行主流的 Linux 5.2 版本。此外,他还提供了一些有关 F1C100s 芯片的文档,供读者借鉴。

  源代码

  George 已经在 GitHub 上开源了 Buildroot tree,读者可以自行查看。Buildroot tree 包含生成 NOR flash 镜像的代码,然后通过处理器的 USB 下载模式进行安装。此外,Buildroot tree 还包含游戏和其他好用的软件包,比如为 Buildroot 添加 fortune 软件。

  如果你想在项目中使用 F1C100s 芯片,则是一个很好的开始(如有问题,请随时联系)。

  Buildroot tree 项目地址:https://github.com/thirtythreeforty/businesscard-linux

  此外,George 重定了 Icenowy 发布的 F1C100s 开发工作,其可以运行 Linux 4.9 版本。George 的名片在接近主流的 5.2 版本上运行,其中对补丁进行了修补和调试。

  对于 F1C100s 芯片,George 相信自己拥有目前最好的 U-Boot 配置编译端口,这些再次基于 Icenowy 的部分工作。

  U-Boo 项目地址:https://github.com/thirtythreeforty/u-boot/tree/f1c100s-v2019.04

  F1C100s 文档

  George 找到了以下一些关于 F1C100s 的文档:

  • Allwinner F1C100s Datasheet (提供插脚引线和一般信息):https://www.thirtythreeforty.net/media/F1C100s_Datasheet_V1.0.pdf;
  • Allwinner F1C600 Reference Manual(提供 F1C600 的寄存器定义,它是 F1C100s 重贴商标后的改进版,支持 Linux):https://www.thirtythreeforty.net/media/Allwinner_F1C600_User_Manual_V1.0.pdf;
  • schematic for Sipeed’s Lichee Nano(这是 George 使其软件顺利运行所使用的开发板):http://dl.sipeed.com/LICHEE/Nano/。

  最后,如下图所示,George 上传了制作电路板名片的原理图。

电路板名片原理图。

有网友评论道:「对我来说令人难以置信的是,这样一块成本 1.42 美元(约合人民币 10 元)的芯片几乎包含了带动 Linux 的所有必要硬件:500MHz 的 CPU、32MB SDRAM、2D GPU、SD/MMC 支持以及 USB 控制器。他们都封装在一块 10mm×10mm 的微小芯片里。这让我不由得想入坑嵌入式开发。」

  项目感悟

  George 表示自己从这个名片项目中学到了很多,这是他首次使用回流焊来回流元器件的项目。此外,对于一些缺少文档的元器件,George 还必须学习找到必需的资源。

  在项目开展过程中,George 借鉴了其有关嵌入式 Linux 和设计 PCB 的经验。项目并非完全没有瑕疵,但体现了他的能力。此外,George 表示他正致力于如何从零开始为电路板名片等小型、廉价的 Linux 系统构建硬件和软件。

QEMU 4.0 发布 ARM和RISC-V支持加强

做 IoT 总得做一些设备测试,但身边又不是什么设备都有的。这时候通常需要模拟器或虚拟机来替代一下。

QEMU 是一个纯软件实现的通用模拟器和虚拟机,在业界非常流行。它有三种模式,几乎可以模拟任何硬件设备。

1、Full-system emulation:可在硬件架构上运行任意操作系统

2、User-mode emulation:运行另一个 Linux/BSD 程序

3、Virtualization:接近本机性能运行 KVM 和 Xen 虚拟机。

近日,他们发布了4.0.0版本。

这个版本包含了来自220个作者的3100多次代码提交。

下载地址:
https://www.qemu.org/download/#source

主要更新内容:

  • ARM:实现了一批 ARMv8.X 的扩展,包括 SB、PredInv、HPD、LOR、FHM、AA32HPD、PAuth、JSConv、CondM、FRINT 与 BTI
  • ARM:virt:支持 >255 GB 的 RAM 和 u-boot“noload”镜像类型
  • ARM:改进 ARM PMU 模拟
  • HPPA:支持 TLB 保护 ID 和 TLB 跟踪事件
  • MIPS:支持多线程 TCG 模拟
  • MIPS:对 I7200 I6500 CPU 的模拟支持,基于 QMP 的 CPU 类型查询以及对 SAARI 和 SAAR 配置寄存器的改进支持
  • PowerPC:pseries:模拟支持 XIVE 中断控制器
  • PowerPC:pseries:支持热插拔 PCI 主桥(PHB)
  • PowerPC:pseries:默认情况下启用 Spectre/Meltdown 缓解,同时支持 count-cache-flush 缓解
  • RISC-V:virt:支持 PCI 与 USB
  • RISC-V:  支持 mstatus 的 TSR、TW 和 TVM 字段,FS 字段现在支持三个统计数据(dirty、clean 和 off)
  • RISC-V:内置 gdbserver 通过 XML 文件支持寄存器列表
  • s390:支持 z14 GA 2 CPU 型号,默认情况下启用 Multiple-epoch 和 PTFF 功能
  • s390:vfio-ap:支持热插拔,不再禁止内存膨胀
  • x86:HAX 加速器现在支持除 Darwin 以外的 POSIX 主机,包括 Linux 和 NetBSD
  • x86:可以使用“-kernel”选项启动 Xen PVH 镜像
  • Xtensa:xtfpga:改进了对 Linux(中断分发器,IPI和运行系统)SMP 的支持,支持 SMP 的test_mmuhifi_c3 核心配置
  • Xtensa:支持灵活长度指令扩展(FLIX)
  • GUI:新的’-display spice-app’选项用于配置/启动具有与 QEMU GTK 类似 UI 的 Spice 客户端 GUI。VNC 服务器现在通过 tls-authz/sasl-authz 选项支持访问控制
  • Xen:新的’xen-disk’设备,可以创建 Xen PV 磁盘后端,并为 Xen PV 磁盘后端提供性能改进
  • Network Block Device:改进跟踪与错误诊断,qemu-nbd 新选项 –bitmap、–list 与 –tls-authz
  • virtio-blk 现在支持 DISCARD 和 WRITE_ZEROES

完整更新日志:

https://wiki.qemu.org/ChangeLog/4.0

让ARM紧张的RISC-V是个啥?

北京时间2018年7月11日凌晨,ARM发言人承认了质疑RISC-V架构的网站(riscv-basics.com)确实是ARM发布的,“本意是为了增进大家讨论芯片架构,而不是恶意攻击RISC-V”,并且宣布已经将该网站下线。

但战火并没有停止,在很多硬件或开源技术社区里,有关RISC-V和ARM的辩论依旧激烈。

作为一个物联网爱好者,肯定会好奇为什么 RISC-V 会让如日中天的ARM这么紧张?

那么多挑战者,不是都没掀起大浪吗?

这个事情还得从头说起。

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最早的时候大家整天被“等灯、等灯”的Intel广告洗脑,我们的PC和服务器也大多使用Intel或AMD的x86处理器来运行我们的程序。

移动时代来临之后,精简指令集的ARM仰仗自己的低功耗和低成本,迅速在手机和平板等终端确立了霸主地位。 华为、高通、Samsung、苹果等大厂都在基于ARM做着自己的软硬件产品。

目前,ARM占据全球移动通讯领域90%的市场,而且还把触角伸向了企业基础架构以及人工智能两大领域。

ARM和x86两大阵营互相攻伐,几乎无视第三方竞争者。

可是过了一段时间,大家发现IoT时代到了!新需求又来了!

如果把当前的阶段当作IoT时代的初期,ARM依然有着强大的优势,不管是架构还是工具链、系统、应用……

但领先的玩家已经把目光放到了IoT时代的中期,在他们的视角里,万物互联的时代,CPU必须结构更简单,性价比更高。很明显,ARM在那个时候可能会力不从心。

为什么会这么说?

1、复杂度已经大幅提高

作为商用架构,要保持向后兼容性,不得不保留许多过时的定义,导致其指令数目多,指令冗余严重,文档数量庞大,所以要在这些架构上开发新的操作系统或者直接开发应用门槛很高。

如果把ARM和x86的架构文档做个对比,就能发现复杂度快差不多了。为了保持兼容度,提高安全性,提高性能……ARM不得不承载过多的“背负”,慢慢变得有点像它以前讨厌的样子。

2、授权费不便宜

ARM虽然开放,但并不开源。ARM公司本身并不靠自有的设计来制造或出售CPU,而是将处理器架构授权给有兴趣的厂家。ARM 提供了多样的授权条款,包括售价与散播性等项目。

ARM授权方式主要有三种:架构层级授权、内核层级授权、使用层级授权。价格根据客户要求有高有低。授权条款虽然比Intel好一些,但也仅仅是好一些而已。ARM在指令集授权上非常吝啬,获得ARM32授权的公司一只手都能数的过来,ARM64授权虽然多,但授权费却异常昂贵,法国芯片创业公司Greenwave表示,他们如果使用ARM架构,要花掉1500万美元的授权费。而且授权到期后,是否继续授权和授权费用都要重新谈判。

物联网时代的芯片要有什么特点?

芯片是实现物物相连的关键,物联网的芯片偏重于解决低功耗、高整合度,低功耗连接使开发人员能够为功耗受限的设备添加更多功能,同时保持尺寸小巧,从而扩大了其应用可能性。添加集成度越来越高的元件,通过即插即用方案简化新应用的开发,快速将新设备推向市场。

以上这段是用ARM的设备商用来捧ARM的,但却恰恰说到了物联网时代的芯片关键。

ARM可能部分符合这段文字,但当前最符合这段文字的,可能是我们接下来要说到的 —— RISC-V。

RISC-V读作RISC Five,意思是第五代精简指令处理器。取这个名字只是因为美国伯克利研究团队的David Patterson教授在此之前已经研制了四代精简指令处理器芯片。

RISC-V有什么可取之处?

1、授权更开放,更宽松。

作为ARM的同门师弟(ARM和RISC-V都是精简指令集),RISC-V并不是第一个开源芯片架构。

在它之前,还有一个雷声大,雨点小的OpenRISC。由于采用了GPL和LGPL作为其开源协议(其中硬件设计采用LGPL,而模型和固件采用GPL)。让大部分商业公司望而却步,发展缓慢。

为了吸取OpenRISC的教训,RISC-V采用了BSD协议,这个协议的要求非常宽松,没有任何限制包括闭源和商用。很显然,RISC-V采用这个协议是为了吸引更多的人和公司参与到社区和生态的建设当中。当然,BSD协议本来就是Berkelay的东西(最早是用发布BSD Unix),从伯克利的文化风格来讲,RISC-V采用BSD也算是情理之中。

2、更小更精,模块化

RISC-V基础指令集则只有40多条,加上其他的模块化扩展指令总共几十条指令。

目前的“RISC-V架构文档”分为“指令集文档”(riscv-spec-v2.2.pdf)和“特权架构文档”(riscv-privileged-v1.10.pdf)。“指令集文档”的篇幅为145页,而“特权架构文档”的篇幅也仅为91页。相对上手和入门较快。

RISC-V架构不仅短小精悍,而且其不同的部分还能以模块化的方式组织在一起,从而可以通过一套统一的架构满足各种不同的应用场景。

用户能够灵活选择不同的模块组合,来实现自己定制化设备的需要,比如针对于小面积低功耗嵌入式场景,用户可以选择RV32IC组合的指令集,仅使用Machine Mode(机器模式);而高性能应用操作系统场景则可以选择譬如RV32IMFDC的指令集,使用Machine Mode(机器模式)与User Mode(用户模式)两种模式。

3、系统和工具链支持

从Linux 4.15内核开始,RISC-V已经获得Linux基金会和社区的支持。

软件生态方面也在逐步构建,比如调试工具链、中断控制器、JVM、LLVM、Python等开发者常用的工具都在完善之中。

此外,RISC-V还获得了Rust 语言支持。详见:https://github.com/dvc94ch/riscv-rust-toolchain(Rust 是一门由 Mozilla 开发和维护的系统编程语言。它有着惊人的运行速度,能够防止段错误,并保证线程安全)。

RISC-V Rust toolchain 的开发者还使用了由 lowRISC 基金会开发的 RISC-V LLVM 构建自己的端口,以及发布了一个 Rust 库,为 HiFive1 板提供 BSP,并为其外围设备提供支持。

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相比ARM指令集,RISC-V的历史很短,2010年诞生于加州大学伯克利分校,当时的Krste Asanovic教授希望寻找一个合适的CPU指令架构,但x86架构复杂臃肿、ARM架构需要授权费、开源的OpenRISC架构又太老旧了,所以他最终决定自己做个开源CPU架构,在2015年最终成立了RISC-V基金会,专门推动RISC-V发展。

现在的RISC-V基金会成员也扩大到了80多人,包括Google、HP、Oracle、西数等公司都开始支持RISC-V架构。而且国内的公司也开始积极参与 RISC-V 生态系统,2018年 10 月份在中国上海成立了中国 RISC-V 产业联盟,包括芯原微电子、北京君正、安徽华米、上海小蚁、苏州国芯、紫光展锐等公司也加入了 RISC-V 联盟。

在美国,已经有不少知名高校开始把原本使用的MIPS指令集启蒙教材换成RISC-V了。更瞩目的是在软件业发达的印度,已经将RISC-V列为国家标准指令集。

也许未来五年,IoT领域依然是ARM的天下,但五年后呢?

现在你们知道ARM为啥紧张了吧?

作者:长空无名

来源:IoT前哨站

本文相关引用:

《大道至简——RISC》

https://wallstreetcn.com/articles/3280667

《什么是RISC-V》

https://zhuanlan.zhihu.com/p/49176102

《ARM 授权费用太贵 科技巨头欲转向开源架构 RISC-V》

https://www.leiphone.com/news/201805/8Nubo2qqdS7P8YRD.html

正面交锋Ubuntu Core,Fedora将发布物联网版本

知名发行版 Fedora 将发布物联网版本。

Fedora 理事会批准了 Fedora项目负责人Peter Robinson 的提议,物联网版本将是一个官方支持的版本,并将组建工作组。物联网版本初步计划是随 Fedora 29 一起推出。该版本包含了各种各样的传感器支持,所以不会用传统未经优化的 Linux 内核,该物联网版本显然会是精简后的系统。

开发者表示未来几周或几个月将展开深入讨论,听取反馈,逐渐壮大 Fedora 物联网社区。

麦迪文:终于要出手了,不然要搞物联网的红帽系开发人员都转投Ubuntu/Debian社区了。

想要更多,请关注“IoT前哨站”微博或微信公众号

微软将为ARM架构电脑加入64-bit App支持

搭载高通 Snapdragon 平台的 Windows 笔记本虽然在连网方面有其优势,不过同时也有着没有支持 64-bit 应用程序的致命缺点。虽然微软大派定心丸,在多个场合中表示他们终究会给这 ARM 架构平台加入 64-bit app 的支持,但实际的时程,也是来到今天才有消息啊。微软的 Windows 部门总经理 Erin Chappie 向我们透露他们将会在快将开始的 Build 开发者大会上发布 ARM 64 适用的 SDK。

有了新的 SDK,开发者就能让他们的 app 于 ARM 架构电脑(如华硕 NovaGo)上有着原生 64-bit 的支持,不再限于目前 32-bit。虽然在获得 64-bit 支持之后,相关应用程序的性能会提升多少却有待商榷,不过这也是个喜闻乐见的改进啊。

这些应用 ARM 架构的连网 PC 将会预载 Windows 10 S 出厂,不过微软也给予使用者在 2019 年内转换至 Windows 10 Pro,让使用者能在更熟悉和强大的系统里操作。ARM 64 SDK 将能制作微软 Store 和桌面版(.exe)两种程序,方便开发者按自己的需要取用。

麦迪文点评:开发者们,准备好进入新的金矿区!