Arm 指令集迈入 64 位元十年来大升级,宣布安全性强化、导入 SVE2 的 Armv9 指令集

Arm 在 2011 年自 32 位元指令集迈入 64 位元指令集,宣布当前广泛使用于智慧手机、高阶微控制器与超算系统的 Armv8 指令集,在十年的历程自行动运算跨到 PC 级运算,现在更触及 HPC 超算领域,使 Arm 在各领域撼动原

Arm 在 2011 年自 32 位元指令集迈入 64 位元指令集,宣布当前广泛使用于智慧手机、高阶微控制器与超算系统的 Armv8 指令集,在十年的历程自行动运算跨到 PC 级运算,现在更触及 HPC 超算领域,使 Arm 在各领域撼动原本由 x86 统御的运算世界,而 Arm 在 2021 年度盛会 VisionDay 宣布第二世代的 64 位元指令集 Armv9 ,以 Armv8 为基础进一步强化安全性,同时针对运算需求导入 SVE2 ,预估为未来 10 年 3,000 亿颗 Arm 架构晶片带来创新与极致每瓦效能的体验。

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Armv9 将持续涵盖 Arm 的 A、 R 、 M 的领域,将作为未来 Cortex-A (包含 Neoverse )、 Cortex-M 与 Cortex-R 微架构的基础;合作伙伴联发科已明确宣示将在 2021 年末推出基于 Armv9 指令集的天玑 5G 平台,三星也强调次世代 Exynos 将导入 Armv9 指令集核心。

照片中提到了Foundations of the Armv9 Decade、Confidential Compute、SVE2,包含了天空、ARM架构、Befehlssatzarchitektur、电脑、武器控股

▲ Armv9 是 Armv8 指令集发表十年以来的大升级

Arm 强调 Armv9 指令集为英国剑桥总部开发,而在设计概念, Armv9 指令集将安全性放在首要任务,採用 Arm 机密运算( CCA )架构, CCA 为在硬体架构安全环境执行运算,符合 Arm TrustZone 规範,藉此确保部分使用程式中的程式码、数据不被外部窜改,甚至具备可拒绝特殊权限软体存取与修改要求。

▲ CCA 是硬体层级的安全执行环境

此外,基于 Armv9 指令集的新一代 Cortex-A 亦加入 Arm Memory Tagging Extension ( MTE ),此项技术透过标籤方式为记忆体的资料进行标注,且仅允许” pointer “掌控的金钥存取这些资料,使传统针对记忆体资料的攻击方式无法奏效。

▲异构 AI 需求正逐渐深入各领域应用

▲ Armv9 针对运算需求加入 AVE2 与矩阵数学运算

其次是 Arm 认知 AI 在未来的重要性,在介绍时亦提到与準买主 NVIDIA 合作,针对 AI 进行合作;而 Arm 持续与当前採用 Arm 架构的超算 TOP500 榜首核心 FX64 供应商富士通合作开发 SVE 指令集,而 Armv9 进一步採用包含这些延伸指令集的进阶版本 Armv9 ,将向量自 128bit 扩展到最大 2,048bit ,使晶片开发者可针对不同层级的 AI 应用选择 128bit 到 2,048bit 的向量加速,同时具备矩阵数学运算能力,使自基础的视觉运算到複杂的基因组学皆能因此获益。除了 CPU 外, Arm 也允诺将会一併强化 Mali GPU 与 Ethos NPU 的 AI 创新。

▲ Arm 允诺基于 Armv9 架构的下两代运算集微架构皆维持 30% 的世代更迭效能提升

回归到基础效能,採用 Armv9 指令集的微架构也将继续提升, Arm 预告下两世代的行动与基础架构 CPU 都会持续维持每一世代 30% 的效能提升;然而针对 Arm 架构已广泛被使用在不同层级的领域, Arm 导入名为全面运算设计方法的架构,使针对汽车、终端装置、物联网等不同领域的 IP 提供更广泛的产品组合,进行系统级的软硬体最佳化,针对特定应用场景进一步提高效能;另外 Arm 也正开发多项技术,自包括提高时脉、频宽、快取大小与降低记忆体延迟,进一步使基于 Arm 架构的 CPU 效能提高。

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