ARM祭出大招！下一代處理器性能大提升

• 2021 年 4 月 7 日
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• ARM, ARMv9, CPU

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位指令集的支援，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、機器學習及數字訊號處理。

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晶片的基礎。

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、人工智慧(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，加上未來更先進製程帶來的頻率提升，最終CPU性能提升有望達到40%。

以智慧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同時還將記憶體延遲從150ns降至90ns、頻率從2.6GHz到3.3GHz、記憶體頻寬從20GB/s提升至60GB/s、並加快快取的存儲速度等。

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超頻富岳就使用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可以支援128為倍數、最多2048位運算。

因此SVE2可以增強ML機器學習、DSP訊號處理能力，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人工智慧性能。

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。

對作業系統及管理程式來說是完全不透明的，不會被系統或者軟體提權攻擊，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光線追蹤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慧定義的未來時，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晶片的最前沿，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晶片的基礎。但目前只公布了相關架構，夏天會公布更多架構詳情。