ARMv9指令集一文讀懂:下一代處理器性能大提升
從2011年11月發布ARMv8開始,ARMv8已經走過將近10年時間。ARMv8架構的主要特點是增加對64位指令集的支持,包括目前性能最強的Cortex-X1/A78,都是基於ARMv8.x指令集打造。ARM在3約31日正式推出ARMv9指令集,在兼容ARMv8的基礎上,提升處理器性能,同時提升安全性、增強矢量計算、機器學習及數字信號處理。
基於ARMv9開發的處理器預計將在2022年初正式商用,可能高通下一代驍龍895等SoC。
ARM官方稱是10年來最重要的創新,是未來3000億ARM芯片的基礎。
與上一代的ARMv8相比,ARMv9處理器將不再局限於移動/嵌入式市場,現已經擴展到PC、HPC高性能計算、深度學習等新市場,以滿足全球對功能日益強大的安全、人工智能(AI)和無處不在的專用處理的需求。
架構性能全面提升
在性能方面,下一代的Matterhorn架構及Makalu架構會保持30%以上的IPC性能提升,加上未來更先進工藝帶來的頻率提升,最終CPU性能提升有望達到40%。
以智能手機等移動平台使用的Cortex-X/A系列為例,X1/A78的性能比16nm Cortex-A72提升2.5倍。
ARMv9同時還將內存延遲從150ns降至90ns、頻率從2.6GHz到3.3GHz、內存帶寬從20GB/s提升至60GB/s、並加快緩存的存儲速度等。
ARMv9與性能有關的重要升級就是SVE2指令集,SVE最早是ARM與富士通合作的浮點性能擴展,TOP500超算富嶽就使用SVE指令集,SVE2就是第二代SVE浮點指令。
與SVE的128位矢量相比,SVE2可以支持128為倍數、最多2048位運算。
因此SVE2可以增強ML機器學習、DSP信號處理能力,提升未來5G、虛擬現實、增強現實以及CPU本地運行ML的性能,同時ARM未來還會繼續提升AI人工智能性能。
ARMv9第三大升級就在於數據安全,全新的CCA機密計算體系架構基於TrustZone安全技術,並引入動態域技術。
對操作系統及管理程序來說是完全不透明的,不會被系統或者軟件提權攻擊,而且依然可以接受管理及調度。
除了CPU之外,ARM還簡單提到未來Mali GPU,ARM會增加包括VRS可變幀率渲染、RT光線追踪及其他高級渲染技術等高級功能。
ARM首席執行官Simon Segars表示:“當我們展望由人工智能定義的未來時,必須奠定一個領先的計算基礎,為應對未來的獨特挑戰做好準備。
ARMv9就是答案,它將成為下個3000億台ARM芯片的最前沿,其驅動力是建立在通用計算的經濟性、設計自由度和可獲得性基礎上的普遍的專業化、安全和強大的處理需求”。
關於授權問題
對於ARM最新架構的授權問題,ARM方面表示經過全面的審查,ARMv9架構不受美國出口管理條例(EAR)的約束,意味著華為海思可以獲得v9架構的授權。
ARM同時表示已通知美國政府相關部門,將繼續遵守美國商務部針對華為及其附屬公司海思的指導方針。
ARMv9是一個創新的ARMv9指令集,也是未來10年3000多億顆ARM芯片的基礎。但目前隻公布了相關架構,夏天會公佈更多架構詳情。