XR（擴展現實）市場可穿戴設備的整體計算解決方案

Arm 推出首個全面計算解決方案后，我們正在探索如何將不同的高級、性能和效率解決方案應用于不同的消費類設備細分市場。我們已經探索了智能手機、筆記本電腦和家用設備細分市場，但在本博客中，我們將概述XR（擴展現實）可穿戴設備市場可能存在的不同 Total Compute 解決方案。

XR市場

最近與 XR 市場相關的最大發展是元界的引入。被描述為“互聯網的下一次發展”，元宇宙將把真實、數字和虛擬世界融合到新的現實中，人們幾乎可以做任何事情：與朋友和家人聚會、學習、工作、商務會議、購物、創造、游戲和全新的體驗還有待想象。

如本藍圖文章中所述，Arm 是通往元界的門戶。XR 通過 Arm 驅動的網關消費設備，如獨立的 XR 可穿戴設備——無論是 VR 耳機還是未來的 AR 智能眼鏡——將促進元界中非凡的新體驗。

XR包括增強現實（AR）、虛擬現實（VR）和混合現實（MR）。雖然所有三個“現實”都有共同的重疊特征和要求，但每個都有不同的目的和底層技術。

AR 通過將我們看到的內容與計算機生成的信息相疊加，增強了用戶對現實世界的看法。未來，整體 AR 體驗將通過可穿戴智能眼鏡提供。這些設備必須將超低功耗處理器與包括深度感知和跟蹤在內的多個傳感器相結合，所有這些都在一個輕巧舒適的外形尺寸內，足以長時間佩戴。我們已經看到幾款新的智能眼鏡型號將于 2021 年問世，包括 Snap、Meta Ray-Ban、聯想 ThinkReality A3 和 Vuzix 的下一代智能眼鏡的 Spectacle 智能眼鏡。

VR 完全取代了用戶的視野，讓他們沉浸在計算機生成的虛擬環境中。VR 頭戴式可穿戴設備，如Arm 驅動的 Oculus Quest和 Quest 2，在過去五年中已經上市。這些設備通常用于娛樂體驗，例如游戲、音樂會、電影或運動，但也正在進入社交領域，例如虛擬聚會，如下所示的 RecRoom VR 平臺所示。

MR 介于 AR 和 VR 之間，因為它通過將虛擬對象、角色或指令疊加到現實世界環境中來融合現實世界和虛擬世界，反之亦然。最著名的 MR 可穿戴設備是Arm 驅動的 Microsoft HoloLens 2。虛擬指令集和圖形疊加到用戶視圖中，以協助企業和工業應用。

XR 可穿戴設備的計算性能和效率水平將根據 XR 可穿戴設備的類型及其設計支持的用例的復雜性而有所不同?，F代獨立 VR 耳機將需要高性能計算，主要用于高端游戲體驗，如 Oculus Quest 設備，而更小、更輕的設備（如 AR 智能眼鏡）則需要高效率。同時，還有一些設備介于這兩種性能和效率之間，例如 HoloLens 2 等 MR 頭戴式設備，以及 HP Reverb G2 等面向消費市場的系留 VR 設備。因此，片上系統 (SoC) 解決方案需要能夠擴展以適應不同的用例、工作負載和外形尺寸。這就是 Arm Total Compute 解決方案可以提供幫助的地方。

XR 可穿戴設備的整體計算解決方案

Arm 的 Total Compute 解決方案提供一整套可擴展的硬件 IP（包括最新的Armv9 CPU、Mali GPU和系統 IP）、物理 IP、軟件、工具和標準，以構建跨不同消費設備市場的最佳 SoC。這些解決方案為各種 XR 可穿戴設備所需的特殊計算要求提供不同的配置，從高性能 VR 和 MR 耳機到超高效的 AR 智能眼鏡。

高性能 VR 和 MR 耳機的配置代表了我們的“高性能”全面計算解決方案。這里有兩種可能的配置。首先，1x Arm Cortex -X2、3x Arm Cortex-A710和 4x Arm Cortex-A510的 1+3+4 CPU 配置以實現高性能。對于性能稍低但效率更高的情況，有 4x Cortex-A710 和 4x Cortex-A510 的 4+4 CPU 配置。兩種解決方案都可以利用高級Arm Mali-G710 GPU或主流Arm Mali-G510 GPU來獲得高質量圖形。

同時，輕量級 AR 智能眼鏡的“效率”Total Compute 解決方案可以利用 2x Cortex-A710 和 6x Cortex-A510 的 2+6 CPU 配置，甚至可以利用 4x Cortex-A510 來實現超效率。超高效的Arm Mali-G310 GPU可以支持這些解決方案。

與所有全面計算解決方案一樣，我們用于 XR 可穿戴設備的全面計算解決方案中的 CPU 和 GPU 是我們的系統 IP – CoreLink Interconnect CI-700 和 NI-700 的基礎。這兩種互連技術都提供了更高的能源效率和系統性能，從而進一步改進了任何整體計算解決方案。我們的 Total Compute 解決方案中的所有 CPU 配置都由 Arm 的 DSU-110 綁定在一起，這是這些基于 Armv9 的 Cortex CPU 集群的支柱。這使我們的合作伙伴能夠處理不同類型的基于 Arm 的 XR 可穿戴設備，并在性能和效率方面進行不同的權衡。

CPU

高性能 VR 和 MR 頭戴式設備可以將至少一個 Cortex-X2 集成到 Total Compute 解決方案中。我們的 Cortex-X CPU 確實推動了峰值性能要求，這對于 VR 和 MR 耳機上的游戲和其他娛樂體驗等計算密集型 XR 工作負載非常重要。Cortex-A710 的能效改進補充了這種對峰值性能的驅動，它可以實現持續的性能，從而最大限度地延長所有 XR 可穿戴設備的電池壽命。對于 XR 可穿戴設備而言，這是一個非常重要的考慮因素，這些設備越來越不受束縛，以實現更大的用戶移動性。Cortex-A510 進一步支持了這種對能源效率的推動，可實現更長的播放體驗。

對于效率至關重要的 XR 可穿戴設備（例如 AR 智能眼鏡），Cortex-A710 和 Cortex-A510 CPU 將僅用于基于效率的整體計算解決方案。Cortex-A510 不僅通過 3 寬有序設計將電源效率提高了 20%，而且還提供了行業領先的面積效率。這對于面積很重要的小型、輕便的 XR 可穿戴設備來說非常重要！

使這成為可能的一項創新是合并的核心微架構。這允許將兩個 Cortex-A510 CPU 組合成一個復合體，每個 CPU 集群有多個復合體。結果是在更高的性能點上增加了面積效率。這種對性能的追求與高面積效率相結合，非常適合輕量級 AR 智能眼鏡。

GPU

不同的 XR 可穿戴設備由不同的 GPU 支持。高級 Mali-G710 可以整合到高性能 XR 耳機的 Total Compute 解決方案中。它提高了索引驅動頂點著色 (IDVS) 的特征覆蓋率，這是 XR 用例中常用的一種功能，因為它可以渲染每個眼睛視圖，每個視圖的對象位置略有不同。

Mali-G510 還可以集成到高性能 XR 可穿戴設備中，提供性能和效率的完美平衡。與上一代Arm Mali-G57 GPU相比，它提供了 100% 的性能提升和 22% 的節能，從而延長了電池壽命。

與 Mali-G710 的 7 到 16 個可配置著色器內核相比，Mali-G510 能夠支持 2 到 6 個。但是，它仍然融合了 Mali-G710 的許多高級功能，例如命令流前端 (CSF)、重新設計的附加執行引擎和重新設計的紋理單元，以提供高質量的圖形體驗。然后，最重要的是，它提供了更好的 HDR 支持格式、Arm 幀緩沖區壓縮 (AFBC) 未壓縮緩沖區和新的 Arm 固定速率壓縮 (AFRC) 以減少帶寬。AFRC 是 XR 可穿戴設備的一個特別簡潔的功能，因為它保證以最小的面積成本減少帶寬和內存占用。這轉化為性能提升和節能。

Mali-G310 旨在以最小的面積成本提供盡可能高的性能，非常適合針對 AR 智能眼鏡的全面計算解決方案。它是我們有史以來性能最高的超高效 GPU，與上一代 Arm Mali-G31 GPU 相比，在三個性能領域——紋理性能 (6x)、Vulkan 性能 (4.5x) 和 Android UI 內容 (2x) 具有巨大的性能提升。與 Mali-G510 一樣，Mali-G310 也提供更好的 HDR 支持格式和 AFBC 未壓縮緩沖區，但 AFRC 只是可選的。然而，GPU 確實提供了中心點渲染——一種使用與 XR 可穿戴設備集成的眼動追蹤器來減少渲染工作量的渲染技術——用于增強 AR 和 VR。