هسته جدید آرم Cortex-R82 با هدف‌گیری حافظه‌های SSD پیشرفته و پردازش در حافظه معرفی شد

هسته‌ی پردازشی Cortex-R82 از شرکت آرم اولین هسته‌ی ۶۴ بیتی در نوع خود محسوب می‌شود که سیستم‌عامل‌‌های آنی و پیشرفته را می‌تواند اجرا کند. عملکرد و قدرت هسته‌ی جدید خانواده‌ی کورتکس دوبرابر نسل قبلی است و با تمرکز بر SSDهای فوق‌حرفه‌ای تا یک ترابایت DRAM توسعه می‌یابد. این هسته‌ی پردازشی در ساختارهای پیچیده‌ی حافظه‌ای جدید و پردازش‌های داخل حافظه‌ ذخیره ‌سازی‌ کاربرد زیادی دارد.

حافظه‌های SSD پیشرفته برای رمزگشایی سیگنال‌های ارسالی از حافظه‌های مدرت مانند 3D QLC NAND به قدرت پردازشی نیاز دارند. فرایندهای پردازش در داخل حافظه که درایوهای SSD با قدرت پردازشی را شامل می‌شود، اکنون در ابتدای مسیر قرار دارند. کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند چنین ساختارهایی به‌زودی، خصوصا در دینتاسنترهای یا سرورهای لبه‌ی شبکه، کاربرد زیادی پیدا می‌کنند.

دو نوع از تجهیزات ذخیره‌سازی احتمالا در آینده درمقایسه‌با امروز به قدرت پردازشی بیشتری نیاز پیدا خواهند کرد. البته قابلیت‌های پیشرفته‌ی دیگری هم به آن‌ها اضافه می‌شود تا ظهور نسل جدیدی از حافظه‌های ذخیره‌سازی را شاهد باشیم. البته قابلیت‌ها و عملکردهای جدید باید حداقل تأثیر را روی افزایش توان مصرفی حافظه‌ها بگذارند.

آرم ادعا می‌کند که ۸۵ درصد از کنترلرهای HDD و SSD امروزی با تکیه بر هسته‌های این شرکت کار می‌کنند. سهم عمده‌ای از کنترلرهای SSD پیشرفته مبتنی‌بر هسته‌های Cortex-R5 و Cortex-R8 هستند. درمقابل، درایوهای SSD که از پردازش داخل حافظه پشتیبانی می‌کنند، بیشتر از ASIC یا FPGA بهره می‌برند که مبتنی‌بر هسته‌های Cortex-A53 هستند و به‌صورت اختصاصی برای SSD طراحی نشده‌اند. به‌بیان‌دیگر، این هسته‌ها انتخاب‌هایی منطقی و بهینه برای حافظه‌های ذخیره‌سازی محسوب نمی‌شوند.

هسته‌ی پردازشی Cortex-R82 که اولین پردازنده‌ ۶۴ بیتی سری R محسوب می‌شود، براساس معماری Armv8-R طراحی شده است. این هسته را می‌توان با واحد MPU ترکیب کرد تا امکان اجرای دستورالعمل‌های مستقیم روی بخش منطقی سخت‌افزار یا سیستم‌عال آنی (RTOS) را داشته باشد. همچنین، می‌توان با استفاده از هسته‌ی مذکور روی واحد کنترل حافظه‌ی MMU، سیستم‌عامل قوی را هم اجرا کرد. به‌علاوه، هسته‌ی جدید شرکت بریتانیایی از شتاب‌‌دهنده‌ی اضافی Nenon هم پشتیبانی می‌کند که کاربردهای یادگیری ماشین دارد. همچنین، محاسبه‌های اعداد اعشاری در آن پشتیبانی می‌شوند که برای کاربردهای ذخیره‌سازی با قابلیت‌های محاسبه‌ای بسیار مفید خواهد بود.

آرم هسته‌ی جدید خود را با قابلیت سرعت کلاک بیش از ۱/۸ گیگاهرتز عرضه می‌کند. البته رسیدن به چنین سرعت پردازشی درصورت استفاده از فرایند تولید پنج‌نانومتری و بهره‌مندی از کتابخانه‌های سلولی مخصوص پردازش ممکن می‌شود. Cortex-R82 تمامی بخش‌های لازم برای اپلیکیشن‌های آنی همچون TCM و کش و پورت‌های با تأخیر بسیار کمی دارد. این هسته می‌تواند سیستم‌عامل لینوکس و RTOS را هم‌زمان اجرا کند که انعطاف‌پذیری بسیار زیادی دراختیار توسعه‌دهندگان کنترلر قرار می‌دهد.

هسته‌ی جدید آرم Cortex-R82 را می‌توان در مجموعه‌هایی تا هشت هسته به‌کار گرفت. شرکت بریتانیایی مثال‌های از مجموعه‌های مرسوم چهارهسته‌ای از این هسته را هم ارائه کرد که ایده‌ای کلی از کنترلرهای آتی SSD مبتنی‌بر آن دراختیار کارشناسان قرار می‌دهد.

یکی از قابلیت‌ها و امکانات مهم هسته‌ی Cortex-R82 را می‌توان قدرت و عملکرد بسیار بهتر از نسل قبلی دانست. هسته‌ی Cortex-R8 سال‌ها پیش معرفی شد و امروز در کنترلرهای SSD استفاده می‌شود. آرم ادعا می‌کند که Cortex-R82 در کاربردهای واقعی عملکردی ۱/۷۴ تا ۲/۲۵ برابر سریع‌تر از Cortex-R8 دارد. به‌علاوه، هسته‌ی جدید نسبت به Cortex-A55 در SPECint2006 و SPECfp2006 به‌ترتیب ۲۱ و ۲۳ درصد سریع‌تر خواهد بود. ناگفته نماند شرکت سازنده برای بازدهی هسته‌ی جدید آمار 30DMIPS در هر میلی‌وات را ادعا می‌کند.

عملکرد و قدرت بیشتر هسته‌ی جدید آرم درمقایسه‌با راهکارهای دیگر متمرکز بر بازار ذخیره‌سازی به توسعه‌دهندگان کنترلر SSD امکان می‌دهد تا از الگوریتم‌های ECC پیچیده‌تر استفاده کنند. چنین روندی دو تأثیر مستقیم بر درایوهای ذخیره‌سازی نهایی می‌گذارد: ۱. الگوریتم‌های پیچیده‌تر و حرفه‌ای‌تر ECC امکان ساخت درایوهای SSD را با پایداری بیشتر فراهم می‌کند؛ ۲. استفاده از انواع جدیدتر حافظه‌ی NAND با بهره‌مندی از ECC پیچیده‌تر. درمجموع، می‌توان افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی درایوها و کاهش هزینه به‌ازای هر ترابایت ظرفیت را پیش‌بینی کرد.

توانایی هسته‌ی Cortex-R82 در اجرای هم‌زمان فرایندهای کاری ذخیره‌سازی و پردازش به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد تا تنها با استفاده از یک SoC کنترلر، هر دو نوع اپلیکیشن پردازش داخل حافظه و ذخیره‌سازی را هدف قرار دهند. همین روند باعث می‌شود تا هزینه‌های mask-set کاهش پیدا کنند که در پردازش‌های بسیار حرفه‌ای بسیار هنگفت هستند. به‌علاوه، با استفاده از هسته‌ی جدید می‌توان کنترلرهایی ساخت که وظایف و کاربردهای متنوع را در زمان‌های گوناگون می‌تواند اجرا کند.

آرم هسته‌ی Cortex-R82 را برای دریافت مجوز دردسترس تولیدکنندگان و طراحان قرار داده است. همچنین، آن‌ها فرایند اجرای TSMC 7FF POP را برای هسته‌ی جدید توسعه می‌دهند تا توسعه‌دهندگان به‌راحتی بتوانند یک هسته‌ی کاملا آماده را در طراحی‌های خود لحاظ کنند.

توسعه‌دهندگان کنترلر SSD به‌ندرت از فناوری‌های تولیدی بسیار پیشرفته و به‌روز همچون روش تولید هفت‌نانومتری (N7) شرکت TSMC استفاده می‌کنند. دراین‌میان، آرم در محتوای معرفی محصول خود مجموعه‌ی چهارهسته‌ای از Cortex-R82 را مثال می‌زند که از فناوری پنج‌نانومتری بهره می‌برند. شاید شرکت بریتانیایی انتظار دارد که با افزایش نیاز به قدرت و عملکرد بهتر در دستگاه‌های ذخیره‌سازی، توسعه‌دهندگان نیز از فرایندهای تولیدی پیشرفته‌تر در طراحی کنترلرها با Cortex-R82 استفاده کنند.