Arm官宣V9架構(gòu)，用AI和安全對抗英特爾，最快今年年底用上

蕭簫 2021-03-31 12:46:29 來源：量子位

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量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

Arm指令集，終于升級到了V9大版本。

這是自2011年發(fā)布V8架構(gòu)以來，Arm首次在指令集級別上做出的一個大更新。

在這10年期間，Arm雖然也對V8架構(gòu)進行了各種升級，但幾乎每次都只對架構(gòu)做出一點改進，以至于一直停留在V8.x的階段。

嗯……牙膏也確實擠得有點久。

對此，Arm客戶之一高通曾抱怨，Arm設(shè)計的速度“影響到自己發(fā)揮”了：

Arm的設(shè)計路線圖，讓我們沒辦法一直保持CPU性能的領(lǐng)先地位。

現(xiàn)在，十年磨一劍，Arm終于在指令集上進行了大更新。

V9架構(gòu)，主要會在這兩個領(lǐng)域?qū)褂⑻貭枺篈I和安全。

安全：引入機密計算技術(shù)

首先，是安全性。

單從指令集架構(gòu)來看，V9并不像V8那樣，有一個飛躍式的升級。

相比于V8，V9這次依舊延續(xù)了64位架構(gòu)的使用，即沿用了ARM64（AArch64）。

但據(jù)Arm表示，安全性于V9而言，其重要程度相當于ARM64對Arm V8。

相比于V7架構(gòu)的ARM32，V8架構(gòu)的ARM64有更大的微觀架構(gòu)影響，包括擴展寄存器、64位虛擬地址空間等。

在安全方面，V9引入了用于機密計算的Realms模塊，這些模塊使得開發(fā)人員在編寫應(yīng)用程序時，其數(shù)據(jù)能屏蔽操作系統(tǒng)和設(shè)備上的其他應(yīng)用程序。

機密計算，一種云計算技術(shù)，在使用時能屏蔽數(shù)據(jù)訪問，在硬件層面保護數(shù)據(jù)。

如果采用Realms模塊，就能在處理期間，將敏感數(shù)據(jù)、代碼隔離在受保護的CPU區(qū)域中，不受其他應(yīng)用程序影響。

據(jù)了解，Arm花了幾年時間研究出這一安全架構(gòu)，為的就是防止像Spectre和Meltdown這樣的新型安全漏洞攻擊。

AI：SVE2加成，提升ML任務(wù)性能

另一部分，就是AI模塊了。

這次，Arm對AI模塊的升級，重點在于改善CPU的AI性能。

其中一個重要舉動，就是將SVE升級到SVE2。

2016年，Arm與富士通合作研發(fā)了可伸縮矢量擴展?（SVE），這是ARM64架構(gòu)下的下一代SIMD指令集。

SVE首次在富士通的A64FX CPU核心中實現(xiàn)，目前也被應(yīng)用在世界第一的超級計算機富岳（Fugaku）上。

然而，SVE缺少許多通用性較強的指令，導(dǎo)致可變矢量長度SIMD指令集的首次迭代范圍相當有限，更多只針對高性能計算（HPC）工作負載。

2019年4月，SVE2推出，現(xiàn)在，終于被用到了V9架構(gòu)中。

Arm所推出的SVE2，將被更好地用于機器學習和數(shù)字信號處理任務(wù)。

Arm認為，雖然市面上已有相關(guān)AI芯片，然而在工作負載較小的情況下，CPU仍然是大多數(shù)人的選擇。

“除了GPU、專用處理器和NPU以外，CPU也同樣會處理部分機器學習任務(wù)，因此這些模塊都需要進行更好的設(shè)計?！盇rm首席架構(gòu)師Richard Grisenthwaite表示。

Arm認為，到21世紀中期，語音輔助設(shè)備將超過80億臺，而設(shè)備中90%的應(yīng)用將包含AI功能。

而V9架構(gòu)，則能將未來2代移動設(shè)備、和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的處理性能，提升30%。

未來10年將用于3000億個處理器

過去5年中，基于Arm架構(gòu)設(shè)計的芯片，已經(jīng)超過1000億塊。

Arm相信，在未來10年里，這一數(shù)字還將擴大成3000億。

Ian Smythe（Arm營銷VP）表示，他相信這種新架構(gòu)，將在未來10年改變計算機運行計算的方式：

V9架構(gòu)的升級，意味著更高的性能、更安全的計算方式。當前，數(shù)據(jù)呈爆炸式增長，為了能更好地處理數(shù)據(jù)，需要增加數(shù)據(jù)吞吐量、并實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)保護需求。

目前，高通、蘋果、華為海思都是Arm的主要客戶。

蘋果的自研芯片M1，就采用了Arm架構(gòu)。

華為雖然曾經(jīng)于2019年獲得Arm V9的合作許可，指令集的授權(quán)問題不大（沒什么美國技術(shù)）。

但受美國禁令影響，架構(gòu)授權(quán)的問題還是存在，因為Arm架構(gòu)的設(shè)計團隊，其中一支就來自美國。

當然，華為自己也有微架構(gòu)設(shè)計能力，所以在這方面應(yīng)該不會受到太大影響。

Arm表示，第一批搭載Arm V9架構(gòu)的處理器，預(yù)計將在今年年底前發(fā)貨。

參考鏈接：
[1]https://techcrunch.com/2021/03/30/all-hail-Armv9-Arm-launches-the-next-generation-of-its-processor-architecture/
[2]https://www.anandtech.com/show/16584/Arm-announces-Armv9-architecture