10年來最重要創(chuàng)新！Arm發(fā)布全新AMRv9指令集：IPC性能大漲30%！
3月31日凌晨，Arm公司正式推出了全新一代的ARMv9指令集，官方稱之為10年來最重要的創(chuàng)新，將是未來3000億Arm芯片的基礎(chǔ)。
包括目前性能最強的Cortex-X1/A78內(nèi)核在內(nèi)，現(xiàn)在絕大多數(shù)Arm芯片都是基于ARMv8.x指令集的，該指令集于2011年首次推出，主要特點是增加了64位指令集支持。
過去10年計算架構(gòu)有了太多變化，Arm處理器也不止是移動/嵌入式專用了，已經(jīng)擴展到了PC、HPC高性能計算、深度學(xué)習(xí)等等新市場。因此，Arm推出了全新升級的ARMv9指令集。
據(jù)介紹，ARMv9在兼容ARMv8的基礎(chǔ)上，提升了安全性、增強了矢量計算、機器學(xué)習(xí)及數(shù)字信號處理，同時繼續(xù)提升處理器性能。
首先來說說性能上的變化，以智能手機等移動平臺使用的Cortex-X/A系列為例，X1/A78這一代的性能相比16nm A72提升2.5倍，而下一代的基于ARMv9指令集的Matterhorn和Makalu架構(gòu)都會保持30%以上的IPC性能提升。需要指出的是，這個IPC性能的提升與頻率無關(guān)，如果再考慮到未來工藝帶來的頻率增加，那么CPU性能有望提升40%以上。
除了CPU性能，ARMv9還非常重視整體的性能提升，包括降低內(nèi)存延遲（從150ns降至90ns）、頻率提升（從2.6GHz到3.3GHz）內(nèi)存帶寬（從20GB/s到60GB/s）、緩存等。
ARMv9這次與性能有關(guān)的一個重要升級是SVE2指令集，SVE最早是Arm與富士通合作的浮點性能擴展，日本最強也是TOP500最強超算富岳就使用了SVE指令集，現(xiàn)在推出的是第二代SVE浮點指令了。
相比SVE的128位矢量，SVE2可以支持多倍128位運算，最多2048位，因此SVE2可以增強ML機器學(xué)習(xí)、DSP信號處理能力，提升了未來5G、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實以及CPU本地運行ML的性能，同時ARM未來還會繼續(xù)提升AI人工智能性能。
除了CPU之外，這次還簡單提到了未來的Mali GPU，Arm會增加更多高級功能，比如VRS可變幀率渲染、RT光線追蹤及其他高級渲染技術(shù)等。
在ARMv9中，最重要的一項挑戰(zhàn)其實是數(shù)據(jù)安全，這一次Arm推出了全新的CCA機密計算體系架構(gòu)，基于之前的TrustZone安全技術(shù)，但引入了動態(tài)域技術(shù)，它對操作系統(tǒng)及管理程序來說是完全不透明的，不會被系統(tǒng)或者軟件提權(quán)攻擊，而且依然可以接受管理及調(diào)度。
總之，Arm今天公布的ARMv9指令集極具創(chuàng)新，是未來10年3000多億Arm芯片的基礎(chǔ)，不過現(xiàn)在具體的細節(jié)還很少，只是一個初步介紹，預(yù)計今年夏天還會公布更多詳細內(nèi)容。
至于ARMv9處理器的商業(yè)化，預(yù)計會在2022年早些時候進入市場。
另外值得一提的是，由于華為此前被美國列入實體清單，導(dǎo)致了Arm曾一度斷供華為。雖然華為早已購買了ARMv8指令集授權(quán)，可以基于該指令集開發(fā)自己的內(nèi)核，但是可能無法使用Arm在華為被列入實體清單之后所推出的Coretex-A78、X1等內(nèi)核，所以我們也可以看到，目前華為麒麟處理器當中所用到的最先進的內(nèi)核還是只是基于ARMv8指令集的Coretex-A77。
那么Arm最新推出的ARMv9指令集，以及后續(xù)基于該指令集的CPU內(nèi)核，華為能否獲得授權(quán)使用呢？
2019年9月，Arm全球負責芯片授權(quán)的IP產(chǎn)品事業(yè)群總裁熱內(nèi)·哈斯（Rene Haas）曾對外表示，華為和海思是Arm的長期合作伙伴，后續(xù)的芯片架構(gòu)都可以授權(quán)給華為海思。哈斯表示，在2019年5月美國政府將華為列入實體清單后，Arm對公司產(chǎn)品進行了厘清，目前有了一個明確結(jié)論，即無論是目前的ARMv8架構(gòu)，還是后續(xù)新的芯片架構(gòu)，都是基于英國技術(shù)開發(fā)，不會受美國出口管制影響，可以授權(quán)給華為海思。
如此看來，華為后續(xù)能夠繼續(xù)獲得ARMv9指令集以及Arm基于該指令集的CPU內(nèi)核授權(quán)，但是，現(xiàn)在的問題是，華為的芯片制造已經(jīng)被美國限制。
編輯：芯智訊-林子
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