安谋科技邹伟：Armv9新架构打造新计算时代的大计算平台

【编者按】

2021年7月20日，第九届EEVIA年度中国电子ICT媒体论坛暨2021产业和技术展望研讨会在深圳顺利召开。会议邀请了来自ADI、英飞凌、艾迈斯欧司朗、NI、Qorvo、安谋科技、伏达半导体等多家公司的技术专家和高层管理者分享自家公司最新的技术与产品，与在场行业媒体和业内工程师共同探讨产业发展现状，共话半导体产业新未来。

日前，Arm宣布推出全新的Armv9架构，这是自2011年10月推出Armv8架构近十年之后，CPU架构的首次重大调整变革，旨在为移动端设备、计算机和服务器提供更强的算法支持，并将支撑未来万亿级设备的计算需求。在本次会议上，安谋科技高级FAE经理邹伟先生为大家带来了《打造新计算时代的大计算平台》主题演讲。

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安谋科技高级FAE经理邹伟

“从2011年推出Armv8到2021年推出Armv9，这十年中Arm的设备无处不在。基于Arm设备出货已经1800亿，涵盖在各行各业每一个角落，每一个地方。可能共享的数据一定会有一个环节或者多个环节经过Arm处理器的计算。从数据采集的IoT设备，到日常使用的手机、智能电脑，他们收集完数据之后，会通过有线或者无线的网络设备，接到服务器机房里面去。这个环节中，大部分都会采用Arm技术，Arm的处理器始终是每个环节的首选。甚至如果一些科学计算需要非常大的计算量，还可以采用超算，超算里面也有Arm的选择。”演讲伊始，邹伟介绍道。

据悉，Armv9支持的设备将会于今年下半年面世。除了传统的全项兼容，Armv9还支持Armv8兼容。同时，Armv9引入了三个主要的方面：第一是机器学习；第二是真实的信号处理，可以更方便地适应机器学习以及更多的数据处理要求；第三就是增强了安全性。

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当下，产业变化速度惊人，那么从计算的角度看究竟有哪些不同呢？邹伟指出了四点：

第一，CPU的负载越来越复杂。多样化不同的场景中需求不一样，在每个环节面临的挑战都不一样。

第二个是摩尔定律的减缓。因为尽管摩尔定律减缓了，但对性能、功耗的追求依然没有停歇，这对我们来说依然会带来挑战。

第三是高昂的芯片价格。

第四是生产周期也在变长。

“因此我们希望通过架构、设计、IP来应对这些客户遇到的挑战。”邹伟表示，“大家知道Arm可能除了CPU之外，还有其它的IP，虽然摩尔定律减缓，但是大家对性能、对功耗的需求没有任何变化，依然是希望它每年有一定程度的提升。我们在CPU设计性能提升的同时，也希望在系统设计，其他配合IP，包括GPU、总线等等，通过打造一个‘全面计算’的概念，使得它们一起进步，来满足大家对计算需求的提升。”

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如上图所示，从右边的图可以看出，2013年的时候，Arm推出了Cortex-A73，到今天，它的逻辑性能提升了2.5倍，这是一个远超行业的平均水平。再看左边的图，前两年引入的Neoverse系列，它的性能测试基准及测出来的性能也有了2.4倍的提升。“大家看这个没有特别的感觉，不像股票一个月能翻倍，但我们经过几年，从纯逻辑设计，如果从工艺的角度，性能提升更多。Armv9推出来之后，我们预计会继续延续这个趋势，近两年内还能继续提升30%左右的性能。”邹伟解释道。

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除了提升CPU之外，Arm也专注于系统级的提升，以达到更好的用户体验，包括对频率、带宽、缓存以及延迟的提升。

“现在有很多不同的声音，说CPU的性能提升到了一个瓶颈期，可能更多希望通过一些加速器来做。当然加速器在针对一些特定应用的时候，会比CPU有很大的优势。可是我们发现除了CPU打好了整个SoC的底座之外，大家对计算性能还是有新的需求。然后是受保护的，就是安全，刚才说安全底座必须在每个角落，CPU一定要提供。再然后是普适性，可能为加速器上做的应用开发只能适用于某一个场景，但是如果在CPU上做应用开发可能可以适用更宽的领域。最后一个Proven，就是经过验证的技术，Arm有比较大的优势。”邹伟讲道，“时代在变迁，Arm也不是在最炫目的位置，但我们依然觉得CPU非常重要，依然给大家打造这个底座。”

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上图展示的是ArmGPU的一个品牌——Mali 。Mali具有光线追踪技术、可变速率技术，还有其它高级渲染技术，会超越大家的技术性能需求。同时，Mali也会由移动端或者消费端进入到汽车领域。那么移动和汽车对GPU的技术需求会有些什么区别呢？邹伟介绍，最主要的体现在两点：一是功能安全；另外一点则是虚拟化。

之后，邹伟着重介绍了Arm在信息安全领域所取得的成效。“现在随着联网的数据越来越多，大家使用手机、各种物联网设备等等，越来越多的私人数据存储在网络链路上，包括个人的设备或者是在某个地方。这个在犯罪分子看来是非常诱人的，他们觉得可以攻击的点越来越多。”他说道。

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对此，Arm和合作伙伴联合推出了一个平台安全架构——PSA，并且和中国信息通信研究院的实验室联合进行PSA的认证，旨在为大家引入一个安全的概念。“其实很多我们觉得不安全的设备，并不是说设计的时候不懂，更多的是没有这个意识，我们推动这个安全认证的话，会让大家设计的时候会考虑这个，例如是否符合安全规范，上面需要一些什么样的安全IP等等。”邹伟说。

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谈及Armv9在安全上作出的变革，邹伟表示Armv9跟Armv8有三点不同，分别是Manager、Hypervisor、以及SPM 。Armv9引入了机密领域，提出了机密计算的概念。它提供更灵活的方案，在非安全领域内的应用程序能随时动态的申请保护它的代码及数据，以此达到对个人数据的保护。“我们希望在Armv9引入之后，我们提供一个成熟的IP覆盖大家未来的计算需求，能够满足大家对差异化和对通用性的需求，然后它还能满足大家面临的日益增长的多样化的负载计算需求，最后还能在全链路上保护大家的数据。”邹伟在最后总结道。

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