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【IC设计】十年后再次迎来大升级,Armv9带来三大惊喜

来源:全球半导体观察       

在3月的最后一天,Arm发布了全新CPU架构 Armv9,距离上次Armv8架构的发布已经整整过去了十年,在本次架构的升级中,Armv9带来了三大惊喜,并且回应了华为是否可以授权使用Armv9的问题。

安全性:引入机密计算技术

根据相关数据显示,当今的信息化产业中,每年发现的固件漏洞正在快速攀升,所以数据安全问题显得越来越重要,这也是本次Arm架构升级所关注的核心问题。

此次Armv9架构路线图引入了Arm机密计算架构(Confidential Compute Architecture, CCA)和动态创建机密领域概念(Realms)。

前者可以打造基于硬件的安全运行环境来执行计算,保护部分敏感数据和代码,甚至不受特权软件的影响,即使是具有最高权限的设备操作系统也无法影响。

后者则是面向所有应用,运行在独立于安全或非安全环境之外的环境中,实现保护数据安全的目的。此外Armv9-A处理器中还增加了一个Arm内存标签扩展(MTE),开发人员可以用“标签”锁定数据串,只有使用正确的密钥才能访问,而该密钥也需要特殊的代码才能获得。

无处不在的AI

AI正在变得无处不在。根据Arm给出的数据显示,2015年以来应用AI的企业数量增长270%,所用设备中,有77%至少具备一种AI的模式。

据估计,到2025年前后,全球将有超过80亿台搭载AI语音辅助的设备。且超过90%设备上的应用程序将包含AI元素以及基于AI的界面,如视觉或语音。

为了实现更多的AI和数字信号处理(DSP)功能,Armv9一个很重要的特点就是可伸缩矢量扩展(SVE2)。

SVE2增强了对在CPU上本地运行的5G系统、虚拟和增强现实以及ML工作负载的处理能力,例如图像处理和智能家居应用。在未来几年,Arm将进一步扩展其技术的AI能力,除了在其Mali™ GPU和Ethos™ NPU中持续进行AI创新外,还将大幅增强CPU内的矩阵乘法。

用系统设计提升算力

当前的芯片产业正在以惊人的速度发展,但同样也面临着严峻的挑战,日益复杂的计算工作负载、摩尔定律放缓、制造成本增加、生产周期拉长等,所以如何有效的提升芯片的算力成为一个亟待解决的问题。

为了提升算力,Arm采用了全面计算(Total Compute)设计方法,通过集中的系统级硬件和软件优化以及用例性能的提高,加速总体计算性能。

Arm将通过最大化地提升频率、带宽、缓存大小、并减少内存延迟,以最大化CPU 性能。按照业绩的标准测评工具来测量的话,预计未来两代移动和基础设施CPU的性能提升将超过30%,而这30%的算力提升完全是凭借于本身的架构而不是借助于制程工艺来实现。

Arm的野望

此外,从兼容性来讲,64位上的v8架构中的所有功能均将在v9架构中得到支持,从应用的角度来说,v9架构也将支持在32位上的v8架构功能。预计搭载Armv9架构的芯片最快在2021年年底就会面世。

根据Arm官方的数据,过去五年基于Arm架构的设备出货量超过1000亿台,预计未来十年,基于Arm技术的芯片的总出货量将达到3000亿颗,其中Arm v9将成为增长主力,未来无论是在终端、数据网络还是云端,全球100%的共享数据将会通过Arm技术进行处理。

在谈到包括华为在内的中国企业是否能授权Armv9时,Arm市场营销副总裁Ian Smythe表示:“Arm既有源于美国的IP,也有非源于美国的IP。经过全面的审查,Arm确定其Armv9架构不受美国出口管理条例(EAR)的约束。Arm已将此通知美国政府相关部门,我们将继续遵守美国商务部针对华为及其附属公司海思的指导方针。”

封面图片来源:拍信网