一年一度的 ARM Techcon 2019 大会，ARM 宣布推出全新的功能 ARM Custom instructions，允许用户在特定 CPU 核心加入自订指令功能，加速特定用例、内嵌式和物联网应用程序。
ARM 拥抱自订指令集
据了解，Arm Custom Instructions 功能适用 Cortex-M33 核心及以后的 Cortex-M CPU 系列。从 2020 上半年起，所有使用上述 CPU 核心的 ARM 用户都可免费使用自订指令功能；也就是说，ARM 不会对新的或既有授权厂商收取额外费用，同时让系统单芯片（SoC）设计人员在没有软件碎片风险下，得以针对特定内嵌式与物联网应用加入自己的指令。
另外，透过修改 CPU 以启用 ARM 自订指令，为处理器保留编码空间，以便设计人员轻松添加自订资料路径延伸，同时保持现有软件生态系统的完整性。此功能与现有的辅助处理器界面一起，使 Cortex-M33 CPU 使用针对机器学习（ML）和人工智能（AI）等边缘计算最佳化和延伸各种类别的加速器。
（Source：AnandTech，下同）
Cortex-M 是 ARM 多种系列产品之一，是一系列可向上相容的高能效、易于使用的处理器，旨在帮助开发人员满足未来内建式应用的需要，比如说以更低成本提供更多功能、不断增加连线、改善程式码重用和提高能效。ARM Cortex-M 系列针对成本和功耗敏感的 MCU 和终端机应用（如智慧测量、人机界面装置、汽车和工业控制系统、大型家用电器、消费性产品和医疗器械）的混合讯号装置最佳化，也可与智能手机和 PC 应用程序的 Cortex-A 效能核心配合使用。
不过，ARM Cortex-M 处理器的核心主要还是用在低功耗内嵌式处理器（比如 IoT 终端机装置的处理器），已许可给 40 个以上 ARM 合作伙伴，包括恩智浦、意法半导体、德仪和东芝等供应商，每年出货量可达数亿。
发表会时，ARM 宣布已与不少合作伙伴合作支援自订指令集，包括 IAR-Systems、恩智浦、芯科科技、意法半导体等。
CEO Simon Segars 表示：
这将使你们所有人都能更快行动。添加此功能后，我们对如何支援工具流程思考了很多。ARM 于 7 月宣布灵活设计计划，过去两年签署的 ARM 处理器许可中有 75％ 现在包括此计划，开发人员可调整设计，不必不断传回 ARM 审批……随着我们迈向第五波计算浪潮，我期待更多创造力。自订说明更进一步，ARM 设计了一种方法，支援智慧整合和快速开发完全整合的自订 CPU 指令，而不会产生软件碎片。
ARM 表示，新增的 ARM Custom Instructions 功能，结合之前推出的 ARM Flexible Access 计划，都是为了致力于增强芯片合作伙伴的弹性和差异化，以支援机器学习、人工智能、自驾车、5G 与物联网等全新边缘运算的机会──为此，ARM Custom Instructions 在未来 ARM Cortex-M CPU 将变成标准功能，使这款 CPU 成为 ARM 历来最成功的 CPU 之一。
ARM 显然感受到压力
在移动网络时代，ARM 显然是绝对的主流；就在这次大会，Simon Segars 也表示，成立近 30 年来，在 1 千多个合作伙伴推动下，ARM 核心出货量超过 1,500 亿颗。
但显然，随着移动网络时代结束和 IoT 时代到来，ARM 感受到来自 RISC-V 的压力。
RISC-V 是精简指令集架构（ISA），源自加州大学柏克莱分校 2010 年的专案，架构简单、完全开源，且可透过延伸指令自订化。推出几年后受到全球巨头的支援，辉达、WD、Google、高通、微软、华为、阿里巴巴等都加入 RISC-V 基金会。且在印度-大力资助下，RISC-V 还成为印度国家指令集──中国市场也颇关注 RISC-V。
RISC-V 为新开源指令集架构引发全球关注，去年 ARM 设网站攻击 RISC-V 的行为表明 ARM 的担心，ARM 还质疑 RISC-V 可延伸指令集会带来版本分裂的问题。
但显然，RISC-V 的优势让 ARM 忌惮。采访非营利性组织 RISC-V 基金会中国顾问委员会主席方之熙后，他表示让 Arm 真正焦虑的，是 RISC-V 的弹性，这种弹效能更满足未来市场的需求；基于 RISC-V 的弹性，能在 IoT、专属芯片、资料中心、边缘计算市场发挥效能、功耗、安全性的优势。
ARM 加入自订指令集的本质，正是为了增强自身核心架构的弹性，进而在 IoT 时代与和 RISC-V 正面竞争。
当然，RISC-V 发展确实有些问题，比如版本分裂风险，生态系统的建设还处于早期阶段，同时，想要设计相对复杂的 RISC-V 芯片仍然需要工具链支援。反过来看，RISC-V 的劣势也正是 ARM 的优势──发表会，ARM 强调称，ARM Custom Instructions 为整合用户工作负载加速提供最低成本（和风险）途径，因为它不会影响现有的 CPU 特徴，且仍允许用户使用熟悉的现有标准工具。
对 ARM 的改变，用户表达正面意见；如恩智浦进阶副总裁兼 MICR 产品事业部总经理 Geoff Lees 就表示：
ARM 的新自订指令功能，使像恩智浦这类芯片供应商能为用户提供针对特定应用的全新指令最佳化，以提高效能、功耗和静态程式码大小，以适应新兴的内建式应用程序……此外，所有这些改进都在广泛的 Cortex－M 生态系统达成，因此用户现有软件投资得以最大化。
小结
除了宣布在 CPU 核心加入自订指令，ARM 还在 TechCon 2019 大会宣布变更免费开源物联网操作系统 Mbed OS 的合作伙伴管理模型，与诸多合作伙伴成立自驾车计算联盟，还宣布与 Unity Technologies 合作支援各种 3D 内容创作──但总体来看，ARM 对自订指令集的拥抱，成为本次大会的最大看点。
而从整个产业看来，ARM 拥抱自订指令集，将增加 AI＋IoT 时代芯片架构发展的不确定性和变数──但对用户来说，更激烈的竞争未必不是好事。
（本文由 雷锋网 授权转载；首图来源：ARM）
