【編者按】

2021年7月20日，第九屆EEVIA年度中國(guó)電子ICT媒體論壇暨2021產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì)在深圳順利召開(kāi)。會(huì)議邀請(qǐng)了來(lái)自ADI、英飛凌、艾邁斯歐司朗、NI、Qorvo、安謀科技、伏達(dá)半導(dǎo)體等多家公司的技術(shù)專(zhuān)家和高層管理者分享自家公司最新的技術(shù)與產(chǎn)品，與在場(chǎng)行業(yè)媒體和業(yè)內(nèi)工程師共同探討產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，共話半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新未來(lái)。

日前，Arm宣布推出全新的Armv9架構(gòu)，這是自2011年10月推出Armv8架構(gòu)近十年之后，CPU架構(gòu)的首次重大調(diào)整變革，旨在為移動(dòng)端設(shè)備、計(jì)算機(jī)和服務(wù)器提供更強(qiáng)的算法支持，并將支撐未來(lái)萬(wàn)億級(jí)設(shè)備的計(jì)算需求。在本次會(huì)議上，安謀科技高級(jí)FAE經(jīng)理鄒偉先生為大家?guī)?lái)了《打造新計(jì)算時(shí)代的大計(jì)算平臺(tái)》主題演講。

安謀科技高級(jí)FAE經(jīng)理 鄒偉

“從2011年推出Armv8到2021年推出Armv9，這十年中Arm的設(shè)備無(wú)處不在。基于Arm設(shè)備出貨已經(jīng)1800億，涵蓋在各行各業(yè)每一個(gè)角落，每一個(gè)地方?？赡芄蚕淼臄?shù)據(jù)一定會(huì)有一個(gè)環(huán)節(jié)或者多個(gè)環(huán)節(jié)經(jīng)過(guò)Arm處理器的計(jì)算。從數(shù)據(jù)采集的IoT設(shè)備，到日常使用的手機(jī)、智能電腦，他們收集完數(shù)據(jù)之后，會(huì)通過(guò)有線或者無(wú)線的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，接到服務(wù)器機(jī)房里面去。這個(gè)環(huán)節(jié)中，大部分都會(huì)采用Arm技術(shù)，Arm的處理器始終是每個(gè)環(huán)節(jié)的首選。甚至如果一些科學(xué)計(jì)算需要非常大的計(jì)算量，還可以采用超算，超算里面也有Arm的選擇?！毖葜v伊始，鄒偉介紹道。

據(jù)悉，Armv9支持的設(shè)備將會(huì)于今年下半年面世。除了傳統(tǒng)的全項(xiàng)兼容，Armv9還支持Armv8兼容。同時(shí)，Armv9引入了三個(gè)主要的方面：第一是機(jī)器學(xué)習(xí)；第二是真實(shí)的信號(hào)處理，可以更方便地適應(yīng)機(jī)器學(xué)習(xí)以及更多的數(shù)據(jù)處理要求；第三就是增強(qiáng)了安全性。

當(dāng)下，產(chǎn)業(yè)變化速度驚人，那么從計(jì)算的角度看究竟有哪些不同呢？鄒偉指出了四點(diǎn)：

• 第一，CPU的負(fù)載越來(lái)越復(fù)雜。多樣化不同的場(chǎng)景中需求不一樣，在每個(gè)環(huán)節(jié)面臨的挑戰(zhàn)都不一樣。

• 第二個(gè)是摩爾定律的減緩。因?yàn)楸M管摩爾定律減緩了，但對(duì)性能、功耗的追求依然沒(méi)有停歇，這對(duì)我們來(lái)說(shuō)依然會(huì)帶來(lái)挑戰(zhàn)。

• 第三是高昂的芯片價(jià)格。

• 第四是生產(chǎn)周期也在變長(zhǎng)。

“因此我們希望通過(guò)架構(gòu)、設(shè)計(jì)、IP來(lái)應(yīng)對(duì)這些客戶遇到的挑戰(zhàn)。”鄒偉表示，“大家知道Arm可能除了CPU之外，還有其它的IP，雖然摩爾定律減緩，但是大家對(duì)性能、對(duì)功耗的需求沒(méi)有任何變化，依然是希望它每年有一定程度的提升。我們?cè)贑PU設(shè)計(jì)性能提升的同時(shí)，也希望在系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其他配合IP，包括GPU、總線等等，通過(guò)打造一個(gè)‘全面計(jì)算’的概念，使得它們一起進(jìn)步，來(lái)滿足大家對(duì)計(jì)算需求的提升。”

如上圖所示，從右邊的圖可以看出，2013年的時(shí)候，Arm推出了Cortex-A73，到今天，它的邏輯性能提升了2.5倍，這是一個(gè)遠(yuǎn)超行業(yè)的平均水平。再看左邊的圖，前兩年引入的Neoverse系列，它的性能測(cè)試基準(zhǔn)及測(cè)出來(lái)的性能也有了2.4倍的提升?！按蠹铱催@個(gè)沒(méi)有特別的感覺(jué)，不像股票一個(gè)月能翻倍，但我們經(jīng)過(guò)幾年，從純邏輯設(shè)計(jì)，如果從工藝的角度，性能提升更多。Armv9推出來(lái)之后，我們預(yù)計(jì)會(huì)繼續(xù)延續(xù)這個(gè)趨勢(shì)，近兩年內(nèi)還能繼續(xù)提升30%左右的性能。”鄒偉解釋道。

除了提升CPU之外，Arm也專(zhuān)注于系統(tǒng)級(jí)的提升，以達(dá)到更好的用戶體驗(yàn)，包括對(duì)頻率、帶寬、緩存以及延遲的提升。

“現(xiàn)在有很多不同的聲音，說(shuō)CPU的性能提升到了一個(gè)瓶頸期，可能更多希望通過(guò)一些加速器來(lái)做。當(dāng)然加速器在針對(duì)一些特定應(yīng)用的時(shí)候，會(huì)比CPU有很大的優(yōu)勢(shì)。可是我們發(fā)現(xiàn)除了CPU打好了整個(gè)SoC的底座之外，大家對(duì)計(jì)算性能還是有新的需求。然后是受保護(hù)的，就是安全，剛才說(shuō)安全底座必須在每個(gè)角落，CPU一定要提供。再然后是普適性，可能為加速器上做的應(yīng)用開(kāi)發(fā)只能適用于某一個(gè)場(chǎng)景，但是如果在CPU上做應(yīng)用開(kāi)發(fā)可能可以適用更寬的領(lǐng)域。最后一個(gè)Proven，就是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的技術(shù)，Arm有比較大的優(yōu)勢(shì)?！编u偉講道，“時(shí)代在變遷，Arm也不是在最炫目的位置，但我們依然覺(jué)得CPU非常重要，依然給大家打造這個(gè)底座?！?/p>

上圖展示的是Arm GPU的一個(gè)品牌——Mali。Mali具有光線追蹤技術(shù)、可變速率技術(shù)，還有其它高級(jí)渲染技術(shù)，會(huì)超越大家的技術(shù)性能需求。同時(shí)，Mali也會(huì)由移動(dòng)端或者消費(fèi)端進(jìn)入到汽車(chē)領(lǐng)域。那么移動(dòng)和汽車(chē)對(duì)GPU的技術(shù)需求會(huì)有些什么區(qū)別呢？鄒偉介紹，最主要的體現(xiàn)在兩點(diǎn)：一是功能安全；另外一點(diǎn)則是虛擬化。

之后，鄒偉著重介紹了Arm在信息安全領(lǐng)域所取得的成效?！艾F(xiàn)在隨著聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，大家使用手機(jī)、各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等等，越來(lái)越多的私人數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)鏈路上，包括個(gè)人的設(shè)備或者是在某個(gè)地方。這個(gè)在犯罪分子看來(lái)是非常誘人的，他們覺(jué)得可以攻擊的點(diǎn)越來(lái)越多?！彼f(shuō)道。

對(duì)此，Arm和合作伙伴聯(lián)合推出了一個(gè)平臺(tái)安全架構(gòu)——PSA，并且和中國(guó)信息通信研究院的實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合進(jìn)行PSA的認(rèn)證，旨在為大家引入一個(gè)安全的概念。“其實(shí)很多我們覺(jué)得不安全的設(shè)備，并不是說(shuō)設(shè)計(jì)的時(shí)候不懂，更多的是沒(méi)有這個(gè)意識(shí)，我們推動(dòng)這個(gè)安全認(rèn)證的話，會(huì)讓大家設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)考慮這個(gè)，例如是否符合安全規(guī)范，上面需要一些什么樣的安全I(xiàn)P等等?！编u偉說(shuō)。

談及Armv9在安全上作出的變革，鄒偉表示Armv9跟Armv8有三點(diǎn)不同，分別是Manager、 Hypervisor、以及SPM。Armv9引入了機(jī)密領(lǐng)域，提出了機(jī)密計(jì)算的概念。它提供更靈活的方案，在非安全領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用程序能隨時(shí)動(dòng)態(tài)的申請(qǐng)保護(hù)它的代碼及數(shù)據(jù)，以此達(dá)到對(duì)個(gè)人數(shù)據(jù)的保護(hù)。“我們希望在Armv9引入之后，我們提供一個(gè)成熟的IP覆蓋大家未來(lái)的計(jì)算需求，能夠滿足大家對(duì)差異化和對(duì)通用性的需求，然后它還能滿足大家面臨的日益增長(zhǎng)的多樣化的負(fù)載計(jì)算需求，最后還能在全鏈路上保護(hù)大家的數(shù)據(jù)?！编u偉在最后總結(jié)道。