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Arm推出Arm?v9架構(gòu):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(gòu)，以滿足全球?qū)δ苋找鎻姶蟮陌踩?a href="http://www.xebio.com.cn/ai" target="_blank" class="keylink">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(chǔ)，是這十年來最新的Arm架構(gòu)。Armv8正在當(dāng)今需要計算的領(lǐng)域中驅(qū)動最佳的每瓦性能表現(xiàn)。

Arm首席執(zhí)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(chǔ)，以應(yīng)對未來的獨特挑戰(zhàn)。Armv9就是我們給出的答案。在通用計算所具備的經(jīng)濟性、設(shè)計自由度和可及性的基礎(chǔ)上，市場需要普適專用、安全而強大的處理能力，這將驅(qū)動下一個3,000億個基于Arm架構(gòu)的芯片發(fā)展，而Armv9就是這些芯片的技術(shù)先驅(qū)。”

基于Arm架構(gòu)的芯片出貨量在持續(xù)加速，過去五年基于Arm架構(gòu)的設(shè)備出貨量超過1,000億。按照目前的速度，無論是在終端、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)還是云端，全球100% 的共享數(shù)據(jù)很快將會通過Arm技術(shù)進行處理。如此廣泛的應(yīng)用讓Arm肩負(fù)更多的責(zé)任和使命，為此，Arm在Armv9中提供更多的安全性和性能，順應(yīng)AI、物聯(lián)網(wǎng)和5G在全球范圍內(nèi)的強勁發(fā)展，加速每個產(chǎn)業(yè)應(yīng)用從通用計算轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ糜嬎恪?br />
安全：計算的最大挑戰(zhàn)
為了解決當(dāng)今最大的技術(shù)挑戰(zhàn)——保護全球數(shù)據(jù)安全，Armv9架構(gòu)路線圖引入了Arm機密計算架構(gòu)（Confidential Compute Architecture, CCA）。機密計算通過打造基于硬件的安全運行環(huán)境來執(zhí)行計算，保護部分代碼和數(shù)據(jù)，免于被存取或修改，甚至不受特權(quán)軟件的影響。

Arm CCA將引入動態(tài)創(chuàng)建機密領(lǐng)域（Realms）的概念，機密領(lǐng)域面向所有應(yīng)用，運行在獨立于安全或非安全環(huán)境之外的環(huán)境中，以實現(xiàn)保護數(shù)據(jù)安全的目的。例如，在商業(yè)應(yīng)用中，機密領(lǐng)域可以保護系統(tǒng)中商用機密數(shù)據(jù)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(yè)高管的Pulse調(diào)查中，超過九成的受訪者相信，機密計算可以幫助降低企業(yè)在安全方面投入的成本，如此一來，他們可以轉(zhuǎn)而大量的投入工程創(chuàng)新。

微軟Azure Edge和平臺部門企業(yè)副總裁兼首席技術(shù)官Henry Sanders表示，“隨著從邊緣到云的用例越來越復(fù)雜，我們已經(jīng)不能用一個放之四海而皆準(zhǔn)的方案來解決所有用例。因此，異構(gòu)計算正變得越來越普遍，這需要硬件和軟件開發(fā)商之間加強協(xié)同。Arm與微軟密切合作開發(fā)的Armv9機密計算功能就是硬件和軟件之間協(xié)同的一個很好的范例。Arm處于獨一無二的位置，可以在生態(tài)系統(tǒng)的核心加速異構(gòu)計算，在驅(qū)動數(shù)十億設(shè)備的計算架構(gòu)上促進開放創(chuàng)新。”

無處不在的AI：呼喚專用、可擴展的解決方案
AI工作負(fù)載的普遍性和廣泛性需要更多樣化和專用的解決方案。據(jù)估計，到21世紀(jì)20年代中期，全球?qū)⒂谐^80億臺搭載AI語音輔助的設(shè)備。且90% 或更多設(shè)備上的應(yīng)用程序?qū)?a href="http://www.xebio.com.cn/ai" target="_blank" class="keylink">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(fā)了可伸縮矢量擴展（Scalable Vector Extension, SVE）技術(shù)，并驅(qū)動了世界上最快的超級計算機“富岳”。在此基礎(chǔ)上，Arm為Armv9開發(fā)了SVE2，以便在更廣泛的應(yīng)用中實現(xiàn)增強的機器學(xué)習(xí)和數(shù)字信號處理能力。

SVE2增強了對在CPU上本地運行的5G系統(tǒng)、虛擬和增強現(xiàn)實以及ML工作負(fù)載的處理能力，例如圖像處理和智能家居應(yīng)用。在未來幾年，Arm將進一步擴展其技術(shù)的AI能力，除了在其Mali™ GPU和Ethos™ NPU中持續(xù)進行AI創(chuàng)新外，還將大幅增強CPU內(nèi)的矩陣乘法。

通過系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)性能最大化
在過去的五年，Arm技術(shù)每年都以超過業(yè)界的速度提升CPU性能。Arm在新一代架構(gòu)Armv9上將保持這個速度，預(yù)計未來兩代移動和基礎(chǔ)設(shè)施CPU的性能提升將超過30%。

然而，隨著行業(yè)從通用計算向普遍的專用處理發(fā)展，每年兩位數(shù)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(shè)計方法將通過集中的系統(tǒng)級硬件和軟件優(yōu)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(shè)計原則應(yīng)用在包含汽車、客戶端、基礎(chǔ)設(shè)施和物聯(lián)網(wǎng)解決方案的整個IP組合中，Armv9系統(tǒng)級技術(shù)將遍及整個IP解決方案，并改善個別IP。此外，Arm還在開發(fā)多項技術(shù)以提高頻率、帶寬、緩存，并降低內(nèi)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(gòu)師兼技術(shù)院士Richard Grisenthwaite表示，“更復(fù)雜的基于AI的工作負(fù)載需求，正在推動更安全和專用處理的發(fā)展，這將是打開新市場、抓住新機遇的關(guān)鍵。Armv9將賦能開發(fā)者通過彌合軟硬件之間的關(guān)鍵差距，構(gòu)建和編程未來的可信計算平臺，同時實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)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(chuàng)建自己獨特的解決方案。”