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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(dòng)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(huì)上。
 

Cortex-A77：制程不變，性能提升 20%
 

對(duì) Arm 自己的 CPU 設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，2018 年是個(gè)不錯(cuò)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(gòu)買(mǎi)的反應(yīng)就可以看出來(lái)——這代芯片令人印象深刻，而 Arm 成功實(shí)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(jī)提供了出色的芯片和設(shè)備。
 

今年，Arm 跟進(jìn)了另一項(xiàng)技術(shù)，Cortex-A77——Cortex-A76 的繼任者。這一代 CPU 將是對(duì)去年主要微架構(gòu)的直接進(jìn)化，代表了 Arm 全新 Austin 內(nèi)核系列的第二個(gè)實(shí)例。
 

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

代號(hào) Deimos
 

新的芯片架構(gòu) Cortex-A77 代號(hào)為 Deimos。它將 Cortex-A76 終止的地方作為起點(diǎn)，并遵循 Arm 的計(jì)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(shuō)到這里，就有必要提一下 Cortex-A76 的性能了。
 

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

雖然 A76 表現(xiàn)不錯(cuò)，但競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也沒(méi)有停滯不前。三星的 Exynos（獵戶(hù)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(duì)手蘋(píng)果當(dāng)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(lái)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(jì)的，他們無(wú)需太費(fèi)力就可以輕松升級(jí)芯片 IP。
 

實(shí)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(duì)。
 

A77 的緩存大小等基本配置特性與前身也沒(méi)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(jì)了 1MB L2 緩存選項(xiàng)，但選擇保留客戶(hù)端（移動(dòng)）CPU IP 的較小配置選項(xiàng)。
 

作為 A76 的進(jìn)化版，不論是從微架構(gòu)還是從絕對(duì)性能的角度來(lái)看，A77 的性能提升都沒(méi)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(biāo)頻率與前身一樣為 3GHz。自然而然地，由于頻率不會(huì)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(shí)現(xiàn) IPC(Instructions per clock) 增益，Arm 重新設(shè)計(jì)了微架構(gòu)并引入了巧妙的新特性，總體上增強(qiáng)了 CPU IP，從而實(shí)現(xiàn)了更寬、更高性能的設(shè)計(jì)。
 

Mali-G77：全新架構(gòu)，機(jī)器學(xué)習(xí)性能提升 60%
 

在 2019 年，全球游戲市場(chǎng)產(chǎn)值將高達(dá)近 1500 億美元，這將是全球最大營(yíng)收的市場(chǎng)之一。ARM 昨天推出的新一代移動(dòng)端 GPU 將承載其中與日俱增的計(jì)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(jí)。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(shí) Mali-G77 還在關(guān)鍵的微構(gòu)架上進(jìn)行強(qiáng)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(shí)帶來(lái) 60% 的機(jī)器學(xué)習(xí)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(jì)將為開(kāi)發(fā)人員提供更大的發(fā)揮空間，為移動(dòng) APP 生態(tài)催生出更多的新形式交互體驗(yàn)。
 

Bifrost 架構(gòu)的最后一次迭代——Mali-G76，對(duì) Arm 來(lái)說(shuō)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(wèn)題，為 Exynos 9820 和麒麟 980 芯片組帶來(lái)了相對(duì)較好的結(jié)果。
 

但是，Arm 在迎頭追趕并努力解決 Bifrost 問(wèn)題時(shí)，其對(duì)手也沒(méi)有閑著。高通的 Adreno GPU 架構(gòu)已經(jīng)引領(lǐng)移動(dòng)領(lǐng)域好幾年了。盡管今年的 Adreno 640 沒(méi)有帶來(lái)令人印象深刻的進(jìn)步，但在性能、效率和密度方面，它仍然領(lǐng)先 Arm。并且，蘋(píng)果 A12 的 GPU 在性能、效率方面帶來(lái)的絕對(duì)是一個(gè)重大飛躍，即使是高通最好的 GPU 也與之相去甚遠(yuǎn)，更不要說(shuō) Arm 的了。
 

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

Arm 承諾在能效和面積密度（在 ISO 性能和制程方面）方面會(huì)有 30% 的增益，而 GPU 上機(jī)器學(xué)習(xí)推理工作負(fù)載的性能會(huì)提升 60%。
 

更有趣的是，Arm 表示在即將到來(lái)的 2019 年底和 2020 年，SoC 將預(yù)計(jì)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(diǎn)改進(jìn)，所以這里說(shuō)的 40% 增益將主要來(lái)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(chǎng)景識(shí)別、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中的物體識(shí)別都需要特殊的算力。面對(duì)目前不斷出現(xiàn)的深度學(xué)習(xí)手機(jī)應(yīng)用，ARM 一直在主推「異構(gòu)計(jì)算」方式：使用手機(jī)芯片中的 CPU、GPU 和 ISP 協(xié)同工作承擔(dān)相應(yīng)任務(wù)。
 

不過(guò)隨著華為麒麟、蘋(píng)果 A 系列芯片的成功，ARM 也在著手開(kāi)發(fā)自己的機(jī)器學(xué)習(xí) IP。2018 年 2 月，這家公司公布了針對(duì)人工智能的計(jì)算芯片 Project Trillium 項(xiàng)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(shí)現(xiàn)協(xié)同計(jì)算，提供高達(dá)兩倍的能效（5 TOPs/W），存儲(chǔ)器壓縮能力提升三倍。在與開(kāi)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(dá) 32TOP/s 的算力。
 

ARM 的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片設(shè)計(jì)作為一個(gè)可選項(xiàng)目，即使客戶(hù)選擇的 A77 設(shè)計(jì)中不含有該芯片，其手機(jī)仍然可以通過(guò) CPU、GPU 等處理器完成機(jī)器學(xué)習(xí)計(jì)算。Haas 表示，ARM 的優(yōu)化工作已大幅提升了深度學(xué)習(xí)框架的性能，特別是 TensorFlow。
 

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

ARM 提供芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)，具體實(shí)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(jì)處理器的手機(jī)上市了。


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