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Arm推出Arm?v9架構:面向人工智能、安全和專用計算的未來

2021-04-07 10:47:34 Arm

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2021年3月31日，Arm宣布推出Arm®v9架構，以滿足全球對功能日益強大的安全、人工智能（AI）和無處不在的專用處理的需求。Armv9立足于Armv8的成功基礎，是這十年來最新的Arm架構。Armv8正在當今需要計算的領域中驅動最佳的每瓦性能表現。

Arm首席執行官Simon Segars表示，“在展望由AI定義的未來時，我們必須夯實先進的計算基礎，以應對未來的獨特挑戰。Armv9就是我們給出的答案。在通用計算所具備的經濟性、設計自由度和可及性的基礎上，市場需要普適專用、安全而強大的處理能力，這將驅動下一個3,000億個基于Arm架構的芯片發展，而Armv9就是這些芯片的技術先驅。”

基于Arm架構的芯片出貨量在持續加速，過去五年基于Arm架構的設備出貨量超過1,000億。按照目前的速度，無論是在終端、數據網絡還是云端，全球100% 的共享數據很快將會通過Arm技術進行處理。如此廣泛的應用讓Arm肩負更多的責任和使命，為此，Arm在Armv9中提供更多的安全性和性能，順應AI、物聯網和5G在全球范圍內的強勁發展，加速每個產業應用從通用計算轉向專用計算。

安全：計算的最大挑戰
為了解決當今最大的技術挑戰——保護全球數據安全，Armv9架構路線圖引入了Arm機密計算架構（Confidential Compute Architecture, CCA）。機密計算通過打造基于硬件的安全運行環境來執行計算，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。

Arm CCA將引入動態創建機密領域（Realms）的概念，機密領域面向所有應用，運行在獨立于安全或非安全環境之外的環境中，以實現保護數據安全的目的。例如，在商業應用中，機密領域可以保護系統中商用機密數據和代碼，無論它們正被使用、閑置或正在傳輸中。事實上，在最近一項針對企業高管的Pulse調查中，超過九成的受訪者相信，機密計算可以幫助降低企業在安全方面投入的成本，如此一來，他們可以轉而大量的投入工程創新。

微軟Azure Edge和平臺部門企業副總裁兼首席技術官Henry Sanders表示，“隨著從邊緣到云的用例越來越復雜，我們已經不能用一個放之四海而皆準的方案來解決所有用例。因此，異構計算正變得越來越普遍，這需要硬件和軟件開發商之間加強協同。Arm與微軟密切合作開發的Armv9機密計算功能就是硬件和軟件之間協同的一個很好的范例。Arm處于獨一無二的位置，可以在生態系統的核心加速異構計算，在驅動數十億設備的計算架構上促進開放創新。”

無處不在的AI：呼喚專用、可擴展的解決方案
AI工作負載的普遍性和廣泛性需要更多樣化和專用的解決方案。據估計，到21世紀20年代中期，全球將有超過80億臺搭載AI語音輔助的設備。且90% 或更多設備上的應用程序將包含AI元素以及基于AI的界面，如視覺或語音。

為了滿足這一需求，Arm與富士通合作開發了可伸縮矢量擴展（Scalable Vector Extension, SVE）技術，并驅動了世界上最快的超級計算機“富岳”。在此基礎上，Arm為Armv9開發了SVE2，以便在更廣泛的應用中實現增強的機器學習和數字信號處理能力。

SVE2增強了對在CPU上本地運行的5G系統、虛擬和增強現實以及ML工作負載的處理能力，例如圖像處理和智能家居應用。在未來幾年，Arm將進一步擴展其技術的AI能力，除了在其Mali™ GPU和Ethos™ NPU中持續進行AI創新外，還將大幅增強CPU內的矩陣乘法。

通過系統設計實現性能最大化
在過去的五年，Arm技術每年都以超過業界的速度提升CPU性能。Arm在新一代架構Armv9上將保持這個速度，預計未來兩代移動和基礎設施CPU的性能提升將超過30%。

然而，隨著行業從通用計算向普遍的專用處理發展，每年兩位數的CPU性能提升是不夠的。除了增強專用處理能力，Arm的全面計算（Total Compute）設計方法將通過集中的系統級硬件和軟件優化以及用例性能的提高，加速總體計算性能。

通過將全面計算的設計原則應用在包含汽車、客戶端、基礎設施和物聯網解決方案的整個IP組合中，Armv9系統級技術將遍及整個IP解決方案，并改善個別IP。此外，Arm還在開發多項技術以提高頻率、帶寬、緩存，并降低內存延遲，從而最大限度地提升基于Armv9的CPU性能。

下一個計算十年的愿景
Arm高級副總裁、首席架構師兼技術院士Richard Grisenthwaite表示，“更復雜的基于AI的工作負載需求，正在推動更安全和專用處理的發展，這將是打開新市場、抓住新機遇的關鍵。Armv9將賦能開發者通過彌合軟硬件之間的關鍵差距，構建和編程未來的可信計算平臺，同時實現標準化，幫助我們的合作伙伴在更快的上市時間和成本控制之間取得平衡，同時能夠創建自己獨特的解決方案。”