Armは、リアルタイムOSと高機能OSの両方を実行できる初の64ビットCortex-R82コアを発表しました。新しいCortex-R82は、前世代機の2倍の性能を誇り、最大1TBのDRAMを必要とする超ハイエンドSSD、オールフラッシュアレイ、そして新興のインストレージ処理アプリケーションを主なターゲットとしています。
ストレージにはさらなるコンピューティングパフォーマンスが必要
これら 2 種類のストレージ デバイスでは、他の多くの機能とともに、現在よりも大幅に高いコンピューティング パフォーマンスが要求されることが予想されますが、消費電力が大幅に増加するという犠牲は生じません。
Armによると、今日のHDDおよびSSDコントローラの85%はArmのコアをベースにしています。最新のSSDコントローラのかなりの割合は、Armの比較的成熟したCortex-R5またはCortex-R8コアを使用していますが、ストレージ内処理をサポートするSSDは、ArmのCortex-A53コアを使用するASICまたはFPGAに依存しています。これらのコアは元々SSD用に設計されておらず、一般的にストレージに最適な選択肢とは言えません。
ArmのCortex-R82：ストレージとコンピューティングの両方に
ArmのCortex-R82は、Armv8-Rアーキテクチャをベースとする同社初の64ビットRシリーズプロセッサコアであり、ベアメタルおよびRTOSを実行するためのメモリ保護ユニット（MPU）と、高レベルオペレーティングシステムを実行するためのメモリ管理ユニット（MMU）を搭載できます。さらに、このコアは、機械学習（ML）および浮動小数点演算用のオプションのNeonアクセラレータをサポートしており、特にコンピューティング機能を備えたストレージアプリケーションで役立ちます。さらに、Cortex-R82コアは40ビットのメモリアドレッシングを備え、最大1TBのDRAMをアドレス指定できるため、大容量メモリを備えたインストレージ処理アプリケーションや、4GBを超えるDRAMを搭載したクライアントSSDを構築できます。
Cortex-R82コアは、1.80GHz以上（5nmプロセス技術で製造し、標準パフォーマンスセルライブラリを使用して実装した場合）で動作するように設計されており、密結合メモリ（TCM）、キャッシュ、低レイテンシポートなど、リアルタイムアプリケーションに必要な低レイテンシ部品をすべて備えています。また、このコアはLinuxとRTOSを同時に実行できるため、コントローラ開発者にとって非常に柔軟性の高い設計となっています。
スケーラビリティに関しては、ArmはCortex-R82を最大8コアのクラスターで使用できると述べています。また、同社は「典型的な」クアッドコアクラスターの例を示しており、将来のSSDコントローラーに期待されるものを示唆しているかもしれません。
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パフォーマンスの向上
Arm Cortex-R82の大きな特徴の一つは、数年前に発売され現在SSDコントローラに使用されている前身のArm Cortex-R8と比較して、大幅に高いパフォーマンスを実現していることです。Armによると、Cortex-R82は実環境においてCortex-R8よりも平均1.74倍～2.25倍高速です。さらに、SPECint2006とSPECfp2006の性能比較では、Cortex-A55と比較してそれぞれ21%と23%高速化しているとされています。
効率に関しては、Arm の社内予備見積もりによると、Arm の Cortex-R82 は 1mW あたり 30 DMIPS 以上を実現します。
Cortex-R82は、ストレージ市場向けの他のソリューションと比較して高い性能を備えているため、SSDコントローラ開発者はより高度なECCアルゴリズムを使用できるようになります。これは、実際のドライブに2つの重要な影響を与えます。第一に、より高度なECCテクノロジーは、SSDの全体的な信頼性を向上させます。第二に、高度なECCは新しいタイプのNANDメモリの使用を可能にし、ドライブ容量の増強とTBあたりのコスト削減を実現します。
ワンチップ、複数のデバイス
Arm Cortex-R82はコンピューティングとリアルタイムストレージの両方のワークロードを同時に実行できるため、SSDコントローラ開発者は、1つのコントローラSoCで従来のコンピューティングアプリケーションとストレージ内コンピューティングアプリケーションの両方をターゲットにすることができます。これにより、最先端プロセスで高くなりがちなマスクセットコストがいくらか削減されます。さらに、異なるワークロードを異なるタイミングで実行できるコントローラを構築できるようになります。
このようなアプローチはクライアント ストレージには最適ではないかもしれませんが、データセンターやエッジ サーバーを対象としたコントローラーの場合は、SKU の数を減らすことが合理的かもしれません。
ライセンス利用可能
ArmのCortex-R82コアは、実装を可能にする一連のテクノロジーとツールとともに、ライセンス供与を開始しました。Armはまた、コントローラメーカーが既製のコアを設計に組み込むことができるよう、TSMC 7FF POP実装のCortex-R82も開発中です。
SSDコントローラの開発者は、TSMCのN7のような最先端の製造技術をほとんど使用していません。一方、Arm自身も、5nm製造プロセスで実装されたクアッドコアCortex-R82ベースのクラスターについて説明しています。
おそらく、ストレージ デバイスのパフォーマンス要件が高まるにつれて、Arm は SSD および HDD コントローラーの設計者が Cortex-R82 コアを搭載したより高度なノードに切り替えると予想しています。
出典: Arm
アントン・シロフはTom's Hardwareの寄稿ライターです。過去数十年にわたり、CPUやGPUからスーパーコンピュータ、最新のプロセス技術や最新の製造ツールからハイテク業界のトレンドまで、あらゆる分野をカバーしてきました。
