Arm推出v9架構:面向人工智能、安全和專用計算的未來

2021-04-05 14:11:06 來源: 科技日報 作者: 崔爽

科技日報記者 崔爽

3月31日,英國芯片設計公司Arm正式宣布推出新一代芯片架構Arm v9,這是自十年前 Arm v8 推出以來,該架構的首次重大變革。

Armv9的推出是為了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。

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。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3000億個基于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1000億。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。

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。

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[i]。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[ii]。

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。

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。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。”

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責任編輯:陳可軒
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