10年，ARM終于上新了！

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

Armv9架構(gòu)將會(huì)給接下來(lái)兩代芯片帶來(lái)30%的性能提升。

作為芯片架構(gòu)公司，ARM把芯片設(shè)計(jì)授權(quán)給其他家公司。過(guò)去五年，這些公司的芯片出貨量已達(dá)1000億。

英偉達(dá)正在以400億美元收購(gòu)這家總部位于英國(guó)劍橋的ARM，但目前仍在等待監(jiān)管機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)。

此次發(fā)布會(huì)上，Arm首席執(zhí)行官Simon Segars介紹，Armv9是未來(lái)3000億個(gè)Arm芯片的基礎(chǔ)。迄今為止，Arm芯片的出貨量已經(jīng)超過(guò)1800億個(gè)，這些芯片的使用覆蓋全球70%以上的人口。

此次上新關(guān)乎未來(lái)十年計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。

Armv9

Armv9架構(gòu)的處理器平衡了通用計(jì)算設(shè)備與處理數(shù)字信號(hào)和機(jī)器學(xué)習(xí)等任務(wù)的專用處理器的經(jīng)濟(jì)性、設(shè)計(jì)自由性和可訪問(wèn)性優(yōu)勢(shì)三方面。

Armv9還將安全和人工智能功能提升到了一個(gè)新的水平。

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Simon Segars is CEO of Arm

Arm 在2011年推出了Armv8架構(gòu)，成為其歷史上最成功的平臺(tái)，成為智能手機(jī)芯片、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和各種工業(yè)設(shè)備的基礎(chǔ)。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(shù)據(jù)將很快都會(huì)在Arm上處理; 無(wú)論是在端點(diǎn)，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)還是在云端。

隨著全球范圍內(nèi)的人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和5G技術(shù)的發(fā)展，Armv9的新功能將加速?gòu)耐ㄓ糜?jì)算向更專業(yè)化計(jì)算的轉(zhuǎn)變。

2011年，Arm推出了64位處理架構(gòu)，使Arm設(shè)備能夠從低功耗移動(dòng)設(shè)備飛躍到高端超級(jí)計(jì)算機(jī)。

首席架構(gòu)師Richard Grisenthwaite在發(fā)布會(huì)上表示：Arm架構(gòu)不是靜態(tài)的。我們不斷創(chuàng)新和發(fā)展，以滿足計(jì)算世界不斷變化的需求，在我們這個(gè)聯(lián)系日益緊密的世界里，我們看到Arm處理器在各個(gè)階段都得到了應(yīng)用。

數(shù)據(jù)收集通常從基于Arm配置流程的超低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開始，或者從基于Arm的智能手機(jī)開始，事實(shí)上我們所有人都隨身攜帶這些設(shè)備。Arm仍然是首選的處理器。

安全是計(jì)算機(jī)最大的挑戰(zhàn)

Arm 的機(jī)密計(jì)算架構(gòu)旨在使計(jì)算機(jī)內(nèi)部更加安全

為了解決當(dāng)今最大的技術(shù)挑戰(zhàn)ーー保證全世界數(shù)據(jù)的安全，Armv9路線圖引入了Arm Confidential Compute Architecture (CCA)。

機(jī)密計(jì)算通過(guò)在基于硬件的安全環(huán)境中執(zhí)行計(jì)算，保護(hù)部分代碼和數(shù)據(jù)在使用時(shí)不被訪問(wèn)或修改，甚至不被特權(quán)軟件訪問(wèn)。

Arm CCA將引入動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的Realms，所有應(yīng)用程序都可以使用Realms，它獨(dú)立于安全和非安全領(lǐng)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(yè)務(wù)應(yīng)用程序中，當(dāng)商業(yè)敏感數(shù)據(jù)和代碼處于使用、休息和傳輸狀態(tài)時(shí)，Realms可以保護(hù)它們不受系統(tǒng)其他部分的影響。

在最近的一項(xiàng)對(duì)企業(yè)高管的調(diào)查中，超過(guò)90% 的受訪者認(rèn)為，如果機(jī)密計(jì)算可用，安全成本可以降低，他們?cè)敢獯蠓黾訉?duì)工程創(chuàng)新的投資。

Grisenthwaite說(shuō): 「Arm機(jī)密計(jì)算架構(gòu)將引入動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的Realms的概念，在一個(gè)單獨(dú)的計(jì)算世界中可以被普通程序使用，而不是像我們現(xiàn)在這樣不安全或者安全的世界。Realms使用少量的信任和可測(cè)試的管理軟件，這些軟件與操作系統(tǒng)本質(zhì)上是分離的。」

AI無(wú)處不在

人工智能工作負(fù)載的普遍性和范圍要求更加多樣化和專業(yè)化的解決方案。

例如，預(yù)計(jì)，到2025年，將有超過(guò)80億臺(tái)支持人工智能的語(yǔ)音輔助設(shè)備投入使用，90%或更多的設(shè)備應(yīng)用程序?qū)斯ぶ悄茉约盎谌斯ぶ悄艿慕缑?，如視覺(jué)或語(yǔ)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(kuò)展(SVE)技術(shù)，這是世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)富岳（Fugaku）的核心。

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超級(jí)計(jì)算機(jī)富岳（Fugaku）

在這項(xiàng)工作的基礎(chǔ)上，Arm開發(fā)了針對(duì)Armv9的SVE2，以使增強(qiáng)的機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)字信號(hào)處理(DSP)能力在更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域中得到應(yīng)用。

Moor Insights & Strategies的分析師Patrick Moorhead表示: 「我對(duì)新一代 Arm 指令集和技術(shù)能力感到興奮。就性能而言，Arm使得將機(jī)器學(xué)習(xí)能力集成到最終產(chǎn)品中變得更加容易。重要的是要認(rèn)識(shí)到，對(duì)于大多數(shù)性能案例，尤其是CPU，更多的是關(guān)于設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)而不是指令集。所以換句話說(shuō)，芯片設(shè)計(jì)者仍然需要構(gòu)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(shù)，它可以抵御大多數(shù)已知的攻擊。我還認(rèn)為Arm考慮到了Realms的未來(lái)，盡管它不會(huì)在立即上市?！?/p>

SVE2增強(qiáng)了5G系統(tǒng)的處理能力，VR和AR，以及機(jī)器學(xué)習(xí)的工作負(fù)載運(yùn)行在本地的CPU，如圖像處理和智能家居應(yīng)用程序。

在接下來(lái)的幾年里，Arm將進(jìn)一步擴(kuò)展其技術(shù)的人工智能能力，除了在其Mali GPU和Ethos NPU中不斷進(jìn)行人工智能創(chuàng)新外，還將在 CPU 內(nèi)部的人工智能矩陣乘法中進(jìn)行大幅增強(qiáng)。

Segars指出，一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，江森自控(Johnson Controls)一直致力于建筑物自動(dòng)化和控制設(shè)備的開發(fā)。

他們是基于Arm芯片的主要用戶，現(xiàn)在我們正在和他們討論今天推出的新的 Armv9架構(gòu)所帶來(lái)的增強(qiáng)的人工智能和安全特性, JC目前正在考慮的一項(xiàng)升級(jí)是使用AI 驅(qū)動(dòng)的數(shù)字孿生實(shí)時(shí)監(jiān)控公司內(nèi)部的關(guān)鍵設(shè)備，并在云中匯總數(shù)據(jù)。

江森自控已經(jīng)使用 Arm 芯片來(lái)管理制冷系統(tǒng)，并將能源消耗降低了50% 以上。

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Segars還說(shuō)，基于Arm的設(shè)備可以證明已經(jīng)有人接種了新冠疫苗。智能手機(jī)可以用來(lái)存儲(chǔ)醫(yī)療信息，但為了適應(yīng)這一點(diǎn)，Segars說(shuō)，他希望在手機(jī)上運(yùn)行先進(jìn)的加密技術(shù)，這在今天是不可能的。他希望像內(nèi)存標(biāo)簽這樣的功能能夠幫助消除內(nèi)存安全問(wèn)題。

Segars說(shuō): 「我們的第一款帶有 Armv9處理器的智能手機(jī)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(fù)載。

Segars還預(yù)計(jì)「Arm與英偉達(dá)的合并」將推動(dòng)圖形計(jì)算等領(lǐng)域的發(fā)展。

性能最大化

在過(guò)去的五年里，Arm的設(shè)計(jì)每年都以超過(guò)業(yè)界的速度提高CPU性能，Arm仍將在Armv9時(shí)代繼續(xù)保持這一勢(shì)頭，在未來(lái)兩代移動(dòng)和基礎(chǔ)設(shè)施CPU中，預(yù)計(jì)CPU性能將提高「30%」以上。

然而，隨著行業(yè)從通用計(jì)算轉(zhuǎn)向一般應(yīng)用的專業(yè)處理，每年兩位數(shù)的CPU性能提升是「不夠」的。

隨著專業(yè)化處理的加強(qiáng)，Arm的全計(jì)算設(shè)計(jì)方法將通過(guò)集中的系統(tǒng)級(jí)硬件和軟件優(yōu)化以及用例性能的提高來(lái)加速整體計(jì)算性能。

通過(guò)將Total Compute設(shè)計(jì)原則應(yīng)用于整個(gè)IP組合，包括汽車、客戶、基礎(chǔ)設(shè)施和物聯(lián)網(wǎng)解決方案，Armv9系統(tǒng)級(jí)技術(shù)將跨越整個(gè)IP解決方案，并改進(jìn)單個(gè)IP。

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

Linley集團(tuán)首席分析師Linley Gwennap在一封電子郵件中說(shuō)：「發(fā)布會(huì)披露的細(xì)節(jié)很少。Realm應(yīng)該提高安全性，特別是對(duì)于多用戶云系統(tǒng)(如亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)) ，內(nèi)存保護(hù)的東西聽起來(lái)很有意思，但看起來(lái)可能還要好幾年才能實(shí)現(xiàn)?？傊瑅9提供的改進(jìn)比 v8小得多。」

計(jì)算機(jī)技術(shù)的下一個(gè)十年

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Arm在英國(guó)劍橋的科技園

ARM CEO說(shuō)，經(jīng)歷了新冠，我們需要建立一個(gè)本質(zhì)上更具韌性的世界。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，最迫切的需求之一是擴(kuò)展云計(jì)算的數(shù)據(jù)處理能力。

轉(zhuǎn)變?cè)朴?jì)算關(guān)乎不同，特別是在傳統(tǒng)的耗電數(shù)據(jù)中心芯片的效能功耗比上。

ARM收集了來(lái)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(lián)發(fā)科、Nvidia、NXP、 Oppo、 Red Hat、瑞薩電子、三星、西門子、 Synopsys、聯(lián)合技術(shù)、 Vivo、 VMware 和小米集團(tuán)。

不過(guò)，華為并不在這些客戶之列。

難道之前的傳言是真的？

v9架構(gòu)被停授權(quán)？華為海思何去何從

ARM是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán) (IP) 提供商。全世界超過(guò) 95% 的智能手機(jī)和平板電腦都采用 ARM 架構(gòu)。當(dāng)前，英特爾、蘋果、華為海思都是ARM的主要客戶。

去年，蘋果發(fā)布的新款Mac就采用了ARM 架構(gòu)的自研芯片M1。

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ARM主要做的就是設(shè)計(jì)ARM處理器，它的處理器采用精簡(jiǎn)指令集，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)底層運(yùn)行的精簡(jiǎn)，讓處理器變得更加高效。

2019年，在美國(guó)將華為列入實(shí)體清單之后，ARM公司就暫停了與華為的業(yè)務(wù)，禁止其購(gòu)買美國(guó)技術(shù)。

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

但為何還受到美國(guó)禁令的影響呢？ARM曾表示，其設(shè)計(jì)包含了美國(guó)原產(chǎn)技術(shù)。

我們知道，華為海思開發(fā)的大多數(shù)內(nèi)部芯片，包括麒麟芯片、服務(wù)器、攝像頭和路由器中使用的芯片都基于Arm架構(gòu)。

緊接著，ARM中國(guó)出來(lái)表示，不論是之前的V8架構(gòu)還是后續(xù)架構(gòu)（v9架構(gòu)），都是基于英國(guó)的技術(shù)，我們從未停止向華為供貨。

ARM如果停止對(duì)華為授權(quán)，那華為海思將受到怎樣的影響？

目前，華為海思只負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)芯片，生產(chǎn)和封測(cè)都是交給像臺(tái)積電半導(dǎo)體生產(chǎn)制造商。

ARM本身不做實(shí)體產(chǎn)品，而是賣的銷售技術(shù)授權(quán)，為海思、高通等IC廠家提供授權(quán)。

ARM的授權(quán)大致分為兩種一種是指令集授權(quán)，一種是微架構(gòu)授權(quán)，ARM主要就是靠授權(quán)費(fèi)和版稅來(lái)盈利。

所以，華為如果被ARM停止授權(quán)，若是想要在自家產(chǎn)品保持競(jìng)爭(zhēng)力。華為就需要在完成在ARM+競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手工作量。

即使 ARMV9 封殺華為，那也不用擔(dān)心，備胎轉(zhuǎn)正的高光時(shí)刻真來(lái)了。

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

再加上，華為已經(jīng)獲得了ARM8架構(gòu)的永久授權(quán)，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(chǎn)物。

即便是ARM斷供，華為可以完全自主設(shè)計(jì)ARM處理器，掌握核心技術(shù)和完整知識(shí)產(chǎn)權(quán)，具備長(zhǎng)期自主研發(fā)ARM處理器的能力，不受外界環(huán)境制約。

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