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(gòu),，其不僅是Arm架構(gòu)演進的又一個里程碑,，也將成為Arm未來十年及更遠時代推進行業(yè)創(chuàng)新的基礎(chǔ),。
安謀科技高級FAE經(jīng)理鄒偉現(xiàn)場演講
Armv9：憑何改變高性能計算方式,？
縱觀半導(dǎo)體設(shè)計在過去十多年的發(fā)展,，特別是在終端消費等領(lǐng)域，算力帶來的生產(chǎn)力的提升,，通過移動互聯(lián)網(wǎng)把大量的計算力放到每一個消費者的手中。與此同時,，傳統(tǒng)依賴于人工采集和分析數(shù)據(jù)的過程在第五波計算浪潮中正演變成機器對機器之間的數(shù)據(jù)采集、存儲,、分析和服務(wù)。由此產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)需要在云端,、邊緣側(cè)配置更為強大的算力，并通過數(shù)據(jù)中心對獲得的數(shù)據(jù)進行分析,、構(gòu)建和決策,。
Arm在成為移動浪潮主流架構(gòu)之外，已進入到邊緣端和云端等新場景,，其獨特的定位可為行業(yè)實現(xiàn)穩(wěn)固的安全基礎(chǔ),，同時確保開發(fā)者以最簡便,、快速的方式來使用Arm的安全技術(shù),。據(jù)鄒偉介紹，截止至2020年底，基于Arm IP的芯片累計售出1800億顆,，涵蓋在各行各業(yè)每一個角落，每一個地方,。共享的數(shù)據(jù)一定會有一個或多個環(huán)節(jié)經(jīng)過Arm處理器計算,，無論是數(shù)據(jù)采集的IoT設(shè)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(jù)Arm預(yù)測,，未來十年合作伙伴基于Arm芯片的出貨量將超過3000億，100%的共享數(shù)據(jù)將在Arm芯片上進行處理,，無論是在終端還是在云端,。因此，亟需一款全新的處理器架構(gòu)在未來十年內(nèi)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(xiàn)場介紹全新Armv9架構(gòu)特性
“為此，Arm正式推出了面向未來十年的新一代架構(gòu)Armv9,，是在目前已經(jīng)廣泛使用的Armv8的基礎(chǔ)上，繼續(xù)使用AArch64作為基準指令集,，保持了向下兼容性,，在此基礎(chǔ)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,，擴展了應(yīng)用范圍,?！编u偉表示，“Armv9構(gòu)架實現(xiàn)的處理器可用于移動計算,、HPC高性能計算,、汽車和AI等市場等，以滿足全球?qū)δ苋找鎻姶蟮陌踩?、人工智能和專用處理的需求,，這意味著基于 Arm 架構(gòu)的計算技術(shù)也將在智能手機以外的市場上獲得領(lǐng)導(dǎo)地位，借助移動生態(tài)系統(tǒng)帶來的巨大規(guī)模優(yōu)勢,，在筆記本電腦,、臺式機、云等應(yīng)用領(lǐng)域打造領(lǐng)先的解決方案,?！?/p>
Arm全面計算解決方案賦能終極數(shù)字體驗
盡管近些年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)風云變幻，但提供先進算力始終是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本目標,。從這個角度來看對芯片設(shè)計企業(yè)又將面臨哪些挑戰(zhàn)呢,？鄒偉分析道，首先是CPU的負載越來越復(fù)雜,，多樣化不同的場景中會需求不一樣,，每個環(huán)節(jié)面臨的挑戰(zhàn)都不一樣；而摩爾定律雖然減緩,，但市場對性能,、功耗的追求依然沒有停歇,，這也是一大挑戰(zhàn),；此外，高昂的掩膜價格以及生產(chǎn)周期變長,，設(shè)計一款5納米的芯片成本會非常高,、生產(chǎn)周期又非常長,。“我們希望芯片設(shè)計不僅覆蓋當前的應(yīng)用,，也能覆蓋以后的應(yīng)用,，以獲得更長的生命周期，這要求我們通過架構(gòu),、設(shè)計,、IP來應(yīng)對這些客戶遇到的挑戰(zhàn)?！彼麖娬{(diào)道。
如果賦能終極的數(shù)字體驗是Arm構(gòu)建未來計算愿景的驅(qū)動力,，那Arm提出最新全面計算解決方案則是開啟Armv9時代未來十年之旅的第一步,。Arm全面計算解決方案采用系統(tǒng)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，滿足所有終端細分市場的應(yīng)用場景和成本區(qū)間,，讓他們能夠滿懷信心地通過最新的技術(shù)，將高性能的產(chǎn)品快速推向市場,。
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Armv9架構(gòu)的大核CPU Arm Cortex-A710以及Arm過去四年來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(tǒng)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，算力多樣化時代,，Arm認為CPU的算力水準依然非常重要，它搭建了數(shù)字未來的基礎(chǔ)底座,。
而在每代CPU性能動輒20-30%的大幅提升背后,，是Arm對頻率,、帶寬,、時延,、緩存、工藝水平等各項指標一點點提升的不懈追求,，在計算基礎(chǔ)架構(gòu)的創(chuàng)新上一直牽引著行業(yè)的進展。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(tǒng)級的提升，為客戶帶去更好的設(shè)計體驗,。
此外，視覺體驗是消費者與設(shè)備交互,、并享用設(shè)備的關(guān)鍵。據(jù)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體驗。據(jù)鄒偉透露,，未來Mali系列GPU也將持續(xù)超越大家的期待,，帶來光線追蹤技術(shù)、可變速率著色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(tǒng)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無縫搭配,，可跨SoC解決方案增強系統(tǒng)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,、改進的帶寬和延遲,。
引入全新安全性功能，守護數(shù)據(jù)核心資產(chǎn)
隨著全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)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(gòu)則通過引入Arm機密計算體系結(jié)構(gòu)（Confidential Compute Architecture, CCA）來重新設(shè)計安全應(yīng)用程序的工作方式,。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,。
鄒偉進一步解釋道，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,，是存儲數(shù)據(jù)和執(zhí)行代碼的動態(tài)安全區(qū)域，與操作系統(tǒng)或管理程序的特權(quán)模式分離,，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,。Arm機密計算體系結(jié)構(gòu)建立在Arm的TrustZone技術(shù)之上,，是軟件容器的硬件版本，允許應(yīng)用程序輕松地在不同的系統(tǒng)上運行,。例如在非安全區(qū)的運行的應(yīng)用程序可以動態(tài)申請機密領(lǐng)域,，以保護自己的算法或數(shù)據(jù)。
“Arm還與合作伙伴共同開發(fā)平臺安全架構(gòu)PSA,，作為一套標準的威脅模型,、措施及時間,，提供給終端設(shè)計人員使用,，它與分級認證相結(jié)合后可以讓此設(shè)備的采購者對資產(chǎn)的安全性更放心。例如在國內(nèi)我們便和中國信息通信研究院泰爾實驗室等聯(lián)合,，以支持基于PSA框架的安全物聯(lián)網(wǎng)解決方案大規(guī)模部署,。” 鄒偉補充道,。
打造新計算時代的大計算平臺
除了安全性之外,，機器學(xué)習也被視為Armv9的重要組成部分，因為在未來幾年中越來越多的機器學(xué)習工作負載將變得司空見慣,，在機器學(xué)習方面Armv9架構(gòu)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發(fā)者對高階的應(yīng)用場景進行開發(fā),，在處理 5G、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實以及圖像和語音識別等任務(wù)負載時具有很大增益,。
放眼瞬息萬變的數(shù)字世界,，智能終端不僅需要具備靈活性強、功耗低的特點,，同時還要滿足AI/ML的工作負載需求,，這些挑戰(zhàn)正推動更安全和專用處理的發(fā)展，也是打開新市場,、抓住新機遇的關(guān)鍵,。Armv9架構(gòu)的發(fā)布與全面計算解決方案以安全技術(shù)作為基礎(chǔ),，將解鎖整個生態(tài)系統(tǒng)的新體驗，為未來十年構(gòu)建可信的數(shù)字化服務(wù),。
鄒偉總結(jié)到：“新一代Armv9架構(gòu)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，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,。安謀中國則致力于從技術(shù)到生態(tài)全面推動算力革命,，并將在自研架構(gòu)上加大投入，持續(xù)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(xù)賦能本土產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的企業(yè)戰(zhàn)略?！?/p>
