近日，在由易維訊主辦的第九屆年度中國電子ICT媒體論壇暨2021產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì )上，安謀科技高級FAE經(jīng)理鄒偉為業(yè)界深度解讀Arm歷經(jīng)十年打磨才新發(fā)布的針對不同層次算力需求、機器學(xué)習（ML）發(fā)展路徑的全新一代Armv9架構，其不僅是Arm架構演進(jìn)的又一個(gè)里程碑，也將成為Arm未來(lái)十年及更遠時(shí)代推進(jìn)行業(yè)創(chuàng )新的基礎。
安謀科技高級FAE經(jīng)理鄒偉現場(chǎng)演講 Armv9：憑何改變高性能計算方式？ 縱觀(guān)半導體設計在過(guò)去十多年的發(fā)展，特別是在終端消費等領(lǐng)域，算力帶來(lái)的生產(chǎn)力的提升，通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)把大量的計算力放到每一個(gè)消費者的手中。與此同時(shí)，傳統依賴(lài)于人工采集和分析數據的過(guò)程在第五波計算浪潮中正演變成機器對機器之間的數據采集、存儲、分析和服務(wù)。由此產(chǎn)生的海量數據需要在云端、邊緣側配置更為強大的算力，并通過(guò)數據中心對獲得的數據進(jìn)行分析、構建和決策。 Arm在成為移動(dòng)浪潮主流架構之外，已進(jìn)入到邊緣端和云端等新場(chǎng)景，其獨特的定位可為行業(yè)實(shí)現穩固的安全基礎，同時(shí)確保開(kāi)發(fā)者以最簡(jiǎn)便、快速的方式來(lái)使用Arm的安全技術(shù)。據鄒偉介紹，截止至2020年底，基于A(yíng)rm IP的芯片累計售出1800億顆，涵蓋在各行各業(yè)每一個(gè)角落，每一個(gè)地方。共享的數據一定會(huì )有一個(gè)或多個(gè)環(huán)節經(jīng)過(guò)Arm處理器計算，無(wú)論是數據采集的IoT設備，還是日常使用的手機、智能電腦，甚至服務(wù)器、超級計算機等。 據Arm預測，未來(lái)十年合作伙伴基于A(yíng)rm芯片的出貨量將超過(guò)3000億，100%的共享數據將在A(yíng)rm芯片上進(jìn)行處理，無(wú)論是在終端還是在云端。因此，亟需一款全新的處理器架構在未來(lái)十年內改變計算的方式，以提供更高的性能、改善安全功能并增強工作負載功能。
鄒偉現場(chǎng)介紹全新Armv9架構特性 “為此，Arm正式推出了面向未來(lái)十年的新一代架構Armv9，是在目前已經(jīng)廣泛使用的Armv8的基礎上，繼續使用AArch64作為基準指令集，保持了向下兼容性，在此基礎上分別在安全性、AI與ML以及可伸縮矢量擴展和DSP上做出改進(jìn)，擴展了應用范圍�！编u偉表示，“Armv9構架實(shí)現的處理器可用于移動(dòng)計算、HPC高性能計算、汽車(chē)和AI等市場(chǎng)等，以滿(mǎn)足全球對功能日益強大的安全、人工智能和專(zhuān)用處理的需求，這意味著(zhù)基于 Arm 架構的計算技術(shù)也將在智能手機以外的市場(chǎng)上獲得領(lǐng)導地位，借助移動(dòng)生態(tài)系統帶來(lái)的巨大規模優(yōu)勢，在筆記本電腦、臺式機、云等應用領(lǐng)域打造領(lǐng)先的解決方案�！� Arm全面計算解決方案賦能終極數字體驗 盡管近些年全球半導體產(chǎn)業(yè)風(fēng)云變幻，但提供先進(jìn)算力始終是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本目標。從這個(gè)角度來(lái)看對芯片設計企業(yè)又將面臨哪些挑戰呢？鄒偉分析道，首先是CPU的負載越來(lái)越復雜，多樣化不同的場(chǎng)景中會(huì )需求不一樣，每個(gè)環(huán)節面臨的挑戰都不一樣；而摩爾定律雖然減緩，但市場(chǎng)對性能、功耗的追求依然沒(méi)有停歇，這也是一大挑戰；此外，高昂的掩膜價(jià)格以及生產(chǎn)周期變長(cháng)，設計一款5納米的芯片成本會(huì )非常高、生產(chǎn)周期又非常長(cháng)�！拔覀兿Ｍ酒O計不僅覆蓋當前的應用，也能覆蓋以后的應用，以獲得更長(cháng)的生命周期，這要求我們通過(guò)架構、設計、IP來(lái)應對這些客戶(hù)遇到的挑戰�！彼麖娬{道。 如果賦能終極的數字體驗是Arm構建未來(lái)計算愿景的驅動(dòng)力，那Arm提出最新全面計算解決方案則是開(kāi)啟Armv9時(shí)代未來(lái)十年之旅的第一步。Arm全面計算解決方案采用系統范圍的整體優(yōu)化方法，橫跨硬件IP、物理IP、軟件、工具和標準，為Arm的合作伙伴提供更為廣泛的選擇，滿(mǎn)足所有終端細分市場(chǎng)的應用場(chǎng)景和成本區間，讓他們能夠滿(mǎn)懷信心地通過(guò)最新的技術(shù)，將高性能的產(chǎn)品快速推向市場(chǎng)。
作為Arm全面計算解決方案的基石，全新的Arm Cortex CPU包括Arm目前性能最強大的Arm Cortex-X2、首款基于A(yíng)rmv9架構的大核CPU Arm Cortex-A710以及Arm過(guò)去四年來(lái)推出的首款高效率小核Arm Cortex-A510和Armv9-A CPU 群集。為支持生態(tài)系統對于性能的需求，Arm的全球合作伙伴正在努力確保所有app都將在今年年底前支持64位。正如鄒偉在演講中所述，算力多樣化時(shí)代，Arm認為CPU的算力水準依然非常重要，它搭建了數字未來(lái)的基礎底座。 而在每代CPU性能動(dòng)輒20-30%的大幅提升背后，是Arm對頻率、帶寬、時(shí)延、緩存、工藝水平等各項指標一點(diǎn)點(diǎn)提升的不懈追求，在計算基礎架構的創(chuàng )新上一直牽引著(zhù)行業(yè)的進(jìn)展。因此除了提升CPU性能之外，Arm全面計算解決方案同樣希望做系統級的提升，為客戶(hù)帶去更好的設計體驗。 此外，視覺(jué)體驗是消費者與設備交互、并享用設備的關(guān)鍵。據悉，最新的Arm的Mali系列GPU正搭配全面計算解決方案中的Armv9 CPU，可以提供卓越的用戶(hù)體驗。據鄒偉透露，未來(lái)Mali系列GPU也將持續超越大家的期待，帶來(lái)光線(xiàn)追蹤技術(shù)、可變速率著(zhù)色VSR技術(shù)以及其他高級渲染技術(shù)等。
Arm 的互連技術(shù)對于提高系統性能同樣至關(guān)重要。最新的CoreLink CI-700一致性互連技術(shù)和CoreLink NI-700片上網(wǎng)絡(luò )互連技術(shù)與Arm CPU、GPU和NPU IP無(wú)縫搭配，可跨SoC解決方案增強系統性能。CoreLink CI-700和CoreLink NI-700對新的Armv9-A功能提供硬件級支持，并支持更高的安全性、改進(jìn)的帶寬和延遲。 引入全新安全性功能，守護數據核心資產(chǎn) 隨著(zhù)全球聯(lián)網(wǎng)設備激增，芯片的安全性日益重要。對安全性的根本需求是重新思考如何處理安全性，而Armv9架構則通過(guò)引入Arm機密計算體系結構（Confidential Compute Architecture, CCA）來(lái)重新設計安全應用程序的工作方式。機密計算通過(guò)打造基于硬件的安全運行環(huán)境來(lái)執行計算，保護部分代碼和數據，免于被存取或修改，甚至不受特權軟件的影響。 鄒偉進(jìn)一步解釋道，Arm CCA將引入動(dòng)態(tài)創(chuàng )建機密領(lǐng)域（Realms）的概念，機密領(lǐng)域面向所有應用，運行在獨立于安全或非安全環(huán)境之外的環(huán)境中，是存儲數據和執行代碼的動(dòng)態(tài)安全區域，與操作系統或管理程序的特權模式分離，以實(shí)現保護數據安全的目的。例如，在商業(yè)應用中，機密領(lǐng)域可以保護系統中商用機密數據和代碼，無(wú)論它們正被使用、閑置或正在傳輸中。Arm機密計算體系結構建立在A(yíng)rm的TrustZone技術(shù)之上，是軟件容器的硬件版本，允許應用程序輕松地在不同的系統上運行。例如在非安全區的運行的應用程序可以動(dòng)態(tài)申請機密領(lǐng)域，以保護自己的算法或數據。
“Arm還與合作伙伴共同開(kāi)發(fā)平臺安全架構PSA，作為一套標準的威脅模型、措施及時(shí)間，提供給終端設計人員使用，它與分級認證相結合后可以讓此設備的采購者對資產(chǎn)的安全性更放心。例如在國內我們便和中國信息通信研究院泰爾實(shí)驗室等聯(lián)合，以支持基于PSA框架的安全物聯(lián)網(wǎng)解決方案大規模部署�！� 鄒偉補充道。 打造新計算時(shí)代的大計算平臺 除了安全性之外，機器學(xué)習也被視為Armv9的重要組成部分，因為在未來(lái)幾年中越來(lái)越多的機器學(xué)習工作負載將變得司空見(jiàn)慣，在機器學(xué)習方面Armv9架構支持BFloat16格式，從而更好地去支撐Int8計算和BFloat16 的機器學(xué)習；可伸縮矢量擴展2（SVE2）的引入，則能夠更好地幫助開(kāi)發(fā)者對高階的應用場(chǎng)景進(jìn)行開(kāi)發(fā)，在處理 5G、虛擬現實(shí)和增強現實(shí)以及圖像和語(yǔ)音識別等任務(wù)負載時(shí)具有很大增益。 放眼瞬息萬(wàn)變的數字世界，智能終端不僅需要具備靈活性強、功耗低的特點(diǎn)，同時(shí)還要滿(mǎn)足AI/ML的工作負載需求，這些挑戰正推動(dòng)更安全和專(zhuān)用處理的發(fā)展，也是打開(kāi)新市場(chǎng)、抓住新機遇的關(guān)鍵。Armv9架構的發(fā)布與全面計算解決方案以安全技術(shù)作為基礎，將解鎖整個(gè)生態(tài)系統的新體驗，為未來(lái)十年構建可信的數字化服務(wù)。
鄒偉總結到：“新一代Armv9架構將賦能開(kāi)發(fā)者通過(guò)彌合軟硬件之間的關(guān)鍵差距，構建和編程未來(lái)的可信計算平臺，幫助我們的合作伙伴在更快的上市時(shí)間和成本控制之間取得平衡。安謀中國則致力于從技術(shù)到生態(tài)全面推動(dòng)算力革命，并將在自研架構上加大投入，持續攜手生態(tài)合作伙伴，依托領(lǐng)先的Arm全球生態(tài)深入做強本土研發(fā)，持續賦能本土產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新的企業(yè)戰略�！� |
