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ARM 表示，新的芯片展示了該公司在 5G 融合、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能（AI）與自動駕駛領(lǐng)域的投入。
 

Arm IP 產(chǎn)品事業(yè)群總裁 Rene Haas 在發(fā)布會上。
 

Cortex-A77：制程不變，性能提升 20%
 

對 Arm 自己的 CPU 設(shè)計來說，2018 年是個不錯的年份。去年 5 月，我們看到了 Cortex-A76 的發(fā)布，以及后續(xù)的麒麟 980 和驍龍 855 芯片。從人們購買的反應(yīng)就可以看出來——這代芯片令人印象深刻，而 Arm 成功實現(xiàn)了其在性能、效率和領(lǐng)域方面的所有承諾，為 2019 年的大多數(shù)旗艦手機提供了出色的芯片和設(shè)備。
 

今年，Arm 跟進了另一項技術(shù)，Cortex-A77——Cortex-A76 的繼任者。這一代 CPU 將是對去年主要微架構(gòu)的直接進化，代表了 Arm 全新 Austin 內(nèi)核系列的第二個實例。
 

Cortex-A77 不僅適用于手機，也可用作筆記本處理器，Arm 稱其性能已經(jīng)超越 14nm 制程的英特爾酷睿 i5-7300U。
 

代號 Deimos
 

新的芯片架構(gòu) Cortex-A77 代號為 Deimos。它將 Cortex-A76 終止的地方作為起點，并遵循 Arm 的計劃軌跡，即每一代新的 Austin 系列 CPU 性能都能持續(xù)提升 20-25% 的 CAGR。
 

說到這里，就有必要提一下 Cortex-A76 的性能了。
 

A76 對 Arm 及其授權(quán)廠商來說無疑是一款非常成功的內(nèi)核。全新微架構(gòu)和臺積電 7nm 制程工藝的結(jié)合，帶來了業(yè)內(nèi)有史以來最大的性能和效率提升。結(jié)果就是麒麟 980 和驍龍 855 相對于各自的上一代手機芯片都有很大的性能飛躍。
 

雖然 A76 表現(xiàn)不錯，但競爭對手也沒有停滯不前。三星的 Exynos（獵戶座）處理器相比其上一代產(chǎn)品就有很大提升，制程是 8 納米。而真正的對手蘋果當前的 A11 和 A12 架構(gòu)在性能和效率方面仍然遙遙領(lǐng)先，Arm 與它的差距大概是兩代微架構(gòu)。
 

圖片來自 ChipRebel
 

Cortex-A77 概述
 

Cortex-A77 直接繼任了微架構(gòu) A76 意味著新的內(nèi)核基本與先前的特性保持一致。Arm 表示，內(nèi)核是為廠商設(shè)計的，他們無需太費力就可以輕松升級芯片 IP。
 

實際上，這意味著 A77 與其前身 A76 在架構(gòu)上是一致的，仍然以 ARMv8.2 為 CPU 內(nèi)核，并且與 DSU（DynamIQ Shared Unit）集群內(nèi)部的 Cortex-A55 小 CPU 配對。
 

A77 的緩存大小等基本配置特性與前身也沒有太大區(qū)別：仍然是 64KB 的 L1 指令和數(shù)據(jù)緩存，以及 256 或 512KB 的 L2 緩存。有趣的是，Arm 的確為基礎(chǔ)設(shè)施 Neoverse N1 CPU 內(nèi)核（源自 A76）設(shè)計了 1MB L2 緩存選項，但選擇保留客戶端（移動）CPU IP 的較小配置選項。
 

作為 A76 的進化版，不論是從微架構(gòu)還是從絕對性能的角度來看，A77 的性能提升都沒有預(yù)期中那樣令人驚艷。
 

A77 將還是采用 7 納米制程，Arm 宣布它的峰值目標頻率與前身一樣為 3GHz。自然而然地，由于頻率不會有太大變化，這意味內(nèi)核的 20% 性能提升只能歸因于 IP 的微架構(gòu)變化。
 

為了實現(xiàn) IPC(Instructions per clock) 增益，Arm 重新設(shè)計了微架構(gòu)并引入了巧妙的新特性，總體上增強了 CPU IP，從而實現(xiàn)了更寬、更高性能的設(shè)計。
 

Mali-G77：全新架構(gòu)，機器學習性能提升 60%
 

在 2019 年，全球游戲市場產(chǎn)值將高達近 1500 億美元，這將是全球最大營收的市場之一。ARM 昨天推出的新一代移動端 GPU 將承載其中與日俱增的計算需求。
 

Mali-G77 采用了全新的 Valhall 架構(gòu)，這是繼上代 Bifronst 架構(gòu)發(fā)布三年之后的又一次重大升級。在性能上，與上一代的 Mali-G76 GPU 相比，Mali-G77 具有近 40% 的性能提升。同時 Mali-G77 還在關(guān)鍵的微構(gòu)架上進行強化，包括引擎、texture pipes 和 load store caches，并將功耗效率以及性能密度均提升了 30%。
 

除此之外，Mali-G77 同時帶來 60% 的機器學習性能提升，顯著提升推理與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能，以支持更多的人工智能應(yīng)用。新的芯片設(shè)計將為開發(fā)人員提供更大的發(fā)揮空間，為移動 APP 生態(tài)催生出更多的新形式交互體驗。
 

Bifrost 架構(gòu)的最后一次迭代——Mali-G76，對 Arm 來說是一次重大的飛躍，其 IP 在很大程度上解決了前身的一些關(guān)鍵問題，為 Exynos 9820 和麒麟 980 芯片組帶來了相對較好的結(jié)果。
 

但是，Arm 在迎頭追趕并努力解決 Bifrost 問題時，其對手也沒有閑著。高通的 Adreno GPU 架構(gòu)已經(jīng)引領(lǐng)移動領(lǐng)域好幾年了。盡管今年的 Adreno 640 沒有帶來令人印象深刻的進步，但在性能、效率和密度方面，它仍然領(lǐng)先 Arm。并且，蘋果 A12 的 GPU 在性能、效率方面帶來的絕對是一個重大飛躍，即使是高通最好的 GPU 也與之相去甚遠，更不要說 Arm 的了。
 

Valhall GPU 的第一次迭代即是 Mali-G77，它實現(xiàn)了一些架構(gòu)上和微架構(gòu)的改進。
 

Arm 承諾在能效和面積密度（在 ISO 性能和制程方面）方面會有 30% 的增益，而 GPU 上機器學習推理工作負載的性能會提升 60%。
 

更有趣的是，Arm 表示在即將到來的 2019 年底和 2020 年，SoC 將預(yù)計比 2019 年的設(shè)備性能提升 40%。下一代 SoC 將只有微小的制程節(jié)點改進，所以這里說的 40% 增益將主要來自 Mali-G77 GPU 在架構(gòu)和微架構(gòu)上的飛躍。
 

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器 ARM ML
 

人工智能正在成為便攜設(shè)備中不可或缺的組成部分，拍照中的場景識別、增強現(xiàn)實中的物體識別都需要特殊的算力。面對目前不斷出現(xiàn)的深度學習手機應(yīng)用，ARM 一直在主推「異構(gòu)計算」方式：使用手機芯片中的 CPU、GPU 和 ISP 協(xié)同工作承擔相應(yīng)任務(wù)。
 

不過隨著華為麒麟、蘋果 A 系列芯片的成功，ARM 也在著手開發(fā)自己的機器學習 IP。2018 年 2 月，這家公司公布了針對人工智能的計算芯片 Project Trillium 項目。本次 ARM 透露了自家「NPU」（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元）芯片的能力。
 

ARM 表示，其最新的 NPU 可與 CPU 實現(xiàn)協(xié)同計算，提供高達兩倍的能效（5 TOPs/W），存儲器壓縮能力提升三倍。在與開源框架 ARM NN 共同使用的情況下，ARM NPU 的八核版本可以提供高達 32TOP/s 的算力。
 

ARM 的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片設(shè)計作為一個可選項目，即使客戶選擇的 A77 設(shè)計中不含有該芯片，其手機仍然可以通過 CPU、GPU 等處理器完成機器學習計算。Haas 表示，ARM 的優(yōu)化工作已大幅提升了深度學習框架的性能，特別是 TensorFlow。
 

在活動中，ARM 高管，產(chǎn)品事業(yè)群總裁 Rene Haas 也被問及了與華為合作的問題，他表示：目前與華為終止合作仍存在很多變數(shù)，目前無法透露太多細節(jié)。

ARM 提供芯片架構(gòu)設(shè)計，具體實現(xiàn)還需要各家廠商的努力。在 2020 年，我們或許就可以看到采用新一代設(shè)計處理器的手機上市了。


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