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安謀科技鄒偉:Armv9新架構打造新計算時代的大計算平臺

2021-08-09
作者:韋肖葳
來源:電子技術應用

【編者按】

2021年7月20日,第九屆EEVIA年度中國電子ICT媒體論壇暨2021產業和技術展望研討會在深圳順利召開。會議邀請了來自ADI、英飛凌、艾邁斯歐司朗、NI、Qorvo、安謀科技、伏達半導體等多家公司的技術專家和高層管理者分享自家公司最新的技術與產品,與在場行業媒體和業內工程師共同探討產業發展現狀,共話半導體產業新未來。

 

日前,Arm宣布推出全新的Armv9架構,這是自2011年10月推出Armv8架構近十年之后,CPU架構的首次重大調整變革,旨在為移動端設備、計算機和服務器提供更強的算法支持,并將支撐未來萬億級設備的計算需求。在本次會議上,安謀科技高級FAE經理鄒偉先生為大家帶來了《打造新計算時代的大計算平臺》主題演講。


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安謀科技高級FAE經理 鄒偉

 

“從2011年推出Armv8到2021年推出Armv9,這十年中Arm的設備無處不在。基于Arm設備出貨已經1800億,涵蓋在各行各業每一個角落,每一個地方。可能共享的數據一定會有一個環節或者多個環節經過Arm處理器的計算。從數據采集的IoT設備,到日常使用的手機、智能電腦,他們收集完數據之后,會通過有線或者無線的網絡設備,接到服務器機房里面去。這個環節中,大部分都會采用Arm技術,Arm的處理器始終是每個環節的首選。甚至如果一些科學計算需要非常大的計算量,還可以采用超算,超算里面也有Arm的選擇。”演講伊始,鄒偉介紹道。

 

據悉,Armv9支持的設備將會于今年下半年面世。除了傳統的全項兼容,Armv9還支持Armv8兼容。同時,Armv9引入了三個主要的方面:第一是機器學習;第二是真實的信號處理,可以更方便地適應機器學習以及更多的數據處理要求;第三就是增強了安全性。

 

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當下,產業變化速度驚人,那么從計算的角度看究竟有哪些不同呢?鄒偉指出了四點:

 

  • 第一,CPU的負載越來越復雜。多樣化不同的場景中需求不一樣,在每個環節面臨的挑戰都不一樣。

  • 第二個是摩爾定律的減緩。因為盡管摩爾定律減緩了,但對性能、功耗的追求依然沒有停歇,這對我們來說依然會帶來挑戰。

  • 第三是高昂的芯片價格。

  • 第四是生產周期也在變長。

 

“因此我們希望通過架構、設計、IP來應對這些客戶遇到的挑戰。”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,但是大家對性能、對功耗的需求沒有任何變化,依然是希望它每年有一定程度的提升。我們在CPU設計性能提升的同時,也希望在系統設計,其他配合IP,包括GPU、總線等等,通過打造一個‘全面計算’的概念,使得它們一起進步,來滿足大家對計算需求的提升。”


 

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如上圖所示,從右邊的圖可以看出,2013年的時候,Arm推出了Cortex-A73,到今天,它的邏輯性能提升了2.5倍,這是一個遠超行業的平均水平。再看左邊的圖,前兩年引入的Neoverse系列,它的性能測試基準及測出來的性能也有了2.4倍的提升。“大家看這個沒有特別的感覺,不像股票一個月能翻倍,但我們經過幾年,從純邏輯設計,如果從工藝的角度,性能提升更多。Armv9推出來之后,我們預計會繼續延續這個趨勢,近兩年內還能繼續提升30%左右的性能。”鄒偉解釋道。

 

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除了提升CPU之外,Arm也專注于系統級的提升,以達到更好的用戶體驗,包括對頻率、帶寬、緩存以及延遲的提升。

 

“現在有很多不同的聲音,說CPU的性能提升到了一個瓶頸期,可能更多希望通過一些加速器來做。當然加速器在針對一些特定應用的時候,會比CPU有很大的優勢。可是我們發現除了CPU打好了整個SoC的底座之外,大家對計算性能還是有新的需求。然后是受保護的,就是安全,剛才說安全底座必須在每個角落,CPU一定要提供。再然后是普適性,可能為加速器上做的應用開發只能適用于某一個場景,但是如果在CPU上做應用開發可能可以適用更寬的領域。最后一個Proven,就是經過驗證的技術,Arm有比較大的優勢。”鄒偉講道,“時代在變遷,Arm也不是在最炫目的位置,但我們依然覺得CPU非常重要,依然給大家打造這個底座。”

 


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上圖展示的是Arm GPU的一個品牌——Mali。Mali具有光線追蹤技術、可變速率技術,還有其它高級渲染技術,會超越大家的技術性能需求。同時,Mali也會由移動端或者消費端進入到汽車領域。那么移動和汽車對GPU的技術需求會有些什么區別呢?鄒偉介紹,最主要的體現在兩點:一是功能安全;另外一點則是虛擬化。

 

之后,鄒偉著重介紹了Arm在信息安全領域所取得的成效。“現在隨著聯網的數據越來越多,大家使用手機、各種物聯網設備等等,越來越多的私人數據存儲在網絡鏈路上,包括個人的設備或者是在某個地方。這個在犯罪分子看來是非常誘人的,他們覺得可以攻擊的點越來越多。”他說道。

 

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對此,Arm和合作伙伴聯合推出了一個平臺安全架構——PSA,并且和中國信息通信研究院的實驗室聯合進行PSA的認證,旨在為大家引入一個安全的概念。“其實很多我們覺得不安全的設備,并不是說設計的時候不懂,更多的是沒有這個意識,我們推動這個安全認證的話,會讓大家設計的時候會考慮這個,例如是否符合安全規范,上面需要一些什么樣的安全IP等等。”鄒偉說。

 

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談及Armv9在安全上作出的變革,鄒偉表示Armv9跟Armv8有三點不同,分別是Manager、 Hypervisor、以及SPM。Armv9引入了機密領域,提出了機密計算的概念。它提供更靈活的方案,在非安全領域內的應用程序能隨時動態的申請保護它的代碼及數據,以此達到對個人數據的保護。“我們希望在Armv9引入之后,我們提供一個成熟的IP覆蓋大家未來的計算需求,能夠滿足大家對差異化和對通用性的需求,然后它還能滿足大家面臨的日益增長的多樣化的負載計算需求,最后還能在全鏈路上保護大家的數據。”鄒偉在最后總結道。



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