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　　文/LQ，yaxin

　　來源：新智元（ID: AI_era）

       10年，ARM終于上新了！

　　今天，ARM推出了全新的Armv9架構，這是自Armv8十年前推出后，該架構首次重大變革。

　　Armv9架構將會給接下來兩代芯片帶來30%的性能提升。

　　作為芯片架構公司，ARM把芯片設計授權給其他家公司。過去五年，這些公司的芯片出貨量已達1000億。

　　英偉達正在以400億美元收購這家總部位于英國劍橋的ARM，但目前仍在等待監管機構的批準。

　　此次發布會上，Arm首席執行官Simon Segars介紹，Armv9是未來3000億個Arm芯片的基礎。迄今為止，Arm芯片的出貨量已經超過1800億個，這些芯片的使用覆蓋全球70%以上的人口。

　　此次上新關乎未來十年計算機技術的發展。

Armv9

　　Armv9架構的處理器平衡了通用計算設備與處理數字信號和機器學習等任務的專用處理器的經濟性、設計自由性和可訪問性優勢三方面。

　　Armv9還將安全和人工智能功能提升到了一個新的水平。

Simon Segarsis CEO of Arm

　　Arm 在2011年推出了Armv8架構，成為其歷史上最成功的平臺，成為智能手機芯片、物聯網設備和各種工業設備的基礎。公司擁有6500多名員工，其中80%是工程師。

　　按照目前的速度，世界上100% 的共享數據將很快都會在Arm上處理; 無論是在端點，在數據網絡還是在云端。

　　隨著全球范圍內的人工智能、物聯網和5G技術的發展，Armv9的新功能將加速從通用計算向更專業化計算的轉變。

　　2011年，Arm推出了64位處理架構，使Arm設備能夠從低功耗移動設備飛躍到高端超級計算機。

　　首席架構師Richard Grisenthwaite在發布會上表示：Arm架構不是靜態的。我們不斷創新和發展，以滿足計算世界不斷變化的需求，在我們這個聯系日益緊密的世界里，我們看到Arm處理器在各個階段都得到了應用。

　　數據收集通常從基于Arm配置流程的超低功耗物聯網設備開始，或者從基于Arm的智能手機開始，事實上我們所有人都隨身攜帶這些設備。Arm仍然是首選的處理器。

　　安全是計算機最大的挑戰

Arm的機密計算架構旨在使計算機內部更加安全

　　為了解決當今最大的技術挑戰ーー保證全世界數據的安全，Armv9路線圖引入了Arm Confidential Compute Architecture (CCA)。

　　機密計算通過在基于硬件的安全環境中執行計算，保護部分代碼和數據在使用時不被訪問或修改，甚至不被特權軟件訪問。

　　Arm CCA將引入動態創建的Realms，所有應用程序都可以使用Realms，它獨立于安全和非安全領域。

　　Segars介紹，Realms很像軟件容器，以某種方式隔離代碼，但有硬件支持。

　　例如，在業務應用程序中，當商業敏感數據和代碼處于使用、休息和傳輸狀態時，Realms可以保護它們不受系統其他部分的影響。

　　在最近的一項對企業高管的調查中，超過90% 的受訪者認為，如果機密計算可用，安全成本可以降低，他們愿意大幅增加對工程創新的投資。

　　Grisenthwaite說: “Arm機密計算架構將引入動態創建的Realms的概念，在一個單獨的計算世界中可以被普通程序使用，而不是像我們現在這樣不安全或者安全的世界。Realms使用少量的信任和可測試的管理軟件，這些軟件與操作系統本質上是分離的?！?/p>

　　AI無處不在

　　人工智能工作負載的普遍性和范圍要求更加多樣化和專業化的解決方案。

　　例如，預計，到2025年，將有超過80億臺支持人工智能的語音輔助設備投入使用，90%或更多的設備應用程序將包含人工智能元件以及基于人工智能的界面，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(SVE)技術，這是世界上最快的超級計算機富岳（Fugaku）的核心。

超級計算機富岳（Fugaku）

　　在這項工作的基礎上，Arm開發了針對Armv9的SVE2，以使增強的機器學習和數字信號處理(DSP)能力在更廣泛的應用領域中得到應用。

　　Moor Insights & Strategies的分析師Patrick Moorhead表示: “我對新一代 Arm 指令集和技術能力感到興奮。就性能而言，Arm使得將機器學習能力集成到最終產品中變得更加容易。重要的是要認識到，對于大多數性能案例，尤其是CPU，更多的是關于設計的體系結構而不是指令集。所以換句話說，芯片設計者仍然需要構建一些高性能的東西。安全性也在顯著提高，如果我們今天能夠完全啟用這些技術，它可以抵御大多數已知的攻擊。我還認為Arm考慮到了Realms的未來，盡管它不會在立即上市。”

　　SVE2增強了5G系統的處理能力，VR和AR，以及機器學習的工作負載運行在本地的CPU，如圖像處理和智能家居應用程序。

　　在接下來的幾年里，Arm將進一步擴展其技術的人工智能能力，除了在其Mali GPU和Ethos NPU中不斷進行人工智能創新外，還將在 CPU 內部的人工智能矩陣乘法中進行大幅增強。

　　Segars指出，一個多世紀以來，江森自控(Johnson Controls)一直致力于建筑物自動化和控制設備的開發。

　　他們是基于Arm芯片的主要用戶，現在我們正在和他們討論今天推出的新的 Armv9架構所帶來的增強的人工智能和安全特性, JC目前正在考慮的一項升級是使用AI 驅動的數字孿生實時監控公司內部的關鍵設備，并在云中匯總數據。

　　江森自控已經使用 Arm 芯片來管理制冷系統，并將能源消耗降低了50% 以上。

　　Segars還說，基于Arm的設備可以證明已經有人接種了新冠疫苗。智能手機可以用來存儲醫療信息，但為了適應這一點，Segars說，他希望在手機上運行先進的加密技術，這在今天是不可能的。他希望像內存標簽這樣的功能能夠幫助消除內存安全問題。

　　Segars說: “我們的第一款帶有 Armv9處理器的智能手機將于今年年底上市?！?/p>

　　除了安全性，Armv9還支持專門的AI、 DSP和XR工作負載。

　　Segars還預計“Arm與英偉達的合并”將推動圖形計算等領域的發展。

　　性能最大化

　　在過去的五年里，Arm的設計每年都以超過業界的速度提高CPU性能，Arm仍將在Armv9時代繼續保持這一勢頭，在未來兩代移動和基礎設施CPU中，預計CPU性能將提高“30%”以上。

　　然而，隨著行業從通用計算轉向一般應用的專業處理，每年兩位數的CPU性能提升是“不夠”的。

　　隨著專業化處理的加強，Arm的全計算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來加速整體計算性能。

　　通過將Total Compute設計原則應用于整個IP組合，包括汽車、客戶、基礎設施和物聯網解決方案，Armv9系統級技術將跨越整個IP解決方案，并改進單個IP。

　　此外，Arm正在開發幾種技術，以增加頻率、帶寬和緩存大小，并減少內存延遲，以最大限度地提高基于Armv9的CPU的性能。

　　Linley集團首席分析師Linley Gwennap在一封電子郵件中說：“發布會披露的細節很少。Realm應該提高安全性，特別是對于多用戶云系統(如亞馬遜網絡服務) ，內存保護的東西聽起來很有意思，但看起來可能還要好幾年才能實現?？傊瑅9提供的改進比 v8小得多?！?/p>

　　計算機技術的下一個十年

Arm在英國劍橋的科技園

　　ARM CEO說，經歷了新冠，我們需要建立一個本質上更具韌性的世界。在計算機領域，最迫切的需求之一是擴展云計算的數據處理能力。

　　轉變云計算關乎不同，特別是在傳統的耗電數據中心芯片的效能功耗比上。

　　ARM收集了來自客戶的支持意見，這些客戶包括Ampere、 Cadence、 Crytek、富士康、富士通、谷歌、Marvell、聯發科、Nvidia、NXP、 Oppo、 Red Hat、瑞薩電子、三星、西門子、 Synopsys、聯合技術、 Vivo、 VMware 和小米集團。

　　不過，華為并不在這些客戶之列。

　　難道之前的傳言是真的？

　　v9架構被停授權？華為海思何去何從

　　ARM是全球領先的半導體知識產權 (IP) 提供商。全世界超過 95% 的智能手機和平板電腦都采用 ARM 架構。當前，英特爾、蘋果、華為海思都是ARM的主要客戶。

　　去年，蘋果發布的新款Mac就采用了ARM 架構的自研芯片M1。

　　ARM主要做的就是設計ARM處理器，它的處理器采用精簡指令集，通過對計算機底層運行的精簡，讓處理器變得更加高效。

　　2019年，在美國將華為列入實體清單之后，ARM公司就暫停了與華為的業務，禁止其購買美國技術。

　　ARM原本是一家英國公司，2016年7月被孫正義的軟銀收購，并在中國成立了合資公司。

　　但為何還受到美國禁令的影響呢？ARM曾表示，其設計包含了美國原產技術。

　　我們知道，華為海思開發的大多數內部芯片，包括麒麟芯片、服務器、攝像頭和路由器中使用的芯片都基于Arm架構。

　　緊接著，ARM中國出來表示，不論是之前的V8架構還是后續架構（v9架構），都是基于英國的技術，我們從未停止向華為供貨。

　　ARM如果停止對華為授權，那華為海思將受到怎樣的影響？

　　目前，華為海思只負責設計芯片，生產和封測都是交給像臺積電半導體生產制造商。

　　ARM本身不做實體產品，而是賣的銷售技術授權，為海思、高通等IC廠家提供授權。

　　ARM的授權大致分為兩種一種是指令集授權，一種是微架構授權，ARM主要就是靠授權費和版稅來盈利。

　　所以，華為如果被ARM停止授權，若是想要在自家產品保持競爭力。華為就需要在完成在ARM+競爭對手工作量。

　　即使 ARMV9 封殺華為，那也不用擔心，備胎轉正的高光時刻真來了。

　　幸好的是，華為早有準備，華為早已準備好自己的備胎CPU、NPU，也就是說，華為不怕ARM停止授權。

　　再加上，華為已經獲得了ARM8架構的永久授權，ARM8是ARM公司的32/64位指令集，目前的處理器都是這一指令集的產物。

　　即便是ARM斷供，華為可以完全自主設計ARM處理器，掌握核心技術和完整知識產權，具備長期自主研發ARM處理器的能力，不受外界環境制約。

　　也就是說，即便ARM迫于某些壓力不再授權ARM指令集給華為，華為幾乎不會受到影響。

　　參考資料：

　　https://venturebeat.com/2021/03/30/armv9-is-arms-first-major-architectural-update-in-a-decade/

（聲明：本文僅代表作者觀點，不代表新浪網立場。）