Arm 指令集邁入 64 位元十年來大升級,宣布安全性強化、導入 SVE2 的 Armv9 指令集

2021.03.31 10:52AM
照片中提到了arm、THE NEXT GENERATION OF ARM ARCHITECTURE、Explore the New Armv9 Decade,跟武器控股有關,包含了建築公司、牌、介紹、字形、儀表

Arm 在 2011 年自 32 位元指令集邁入 64 位元指令集,宣布當前廣泛使用於智慧手機、高階微控制器與超算系統的 Armv8 指令集,在十年的歷程自行動運算跨到 PC 級運算,現在更觸及 HPC 超算領域,使 Arm 在各領域撼動原本由 x86 統御的運算世界,而 Arm 在 2021 年度盛會 VisionDay 宣布第二世代的 64 位元指令集 Armv9 ,以 Armv8 為基礎進一步強化安全性,同時針對運算需求導入 SVE2 ,預估為未來 10 年 3,000 億顆 Arm 架構晶片帶來創新與極致每瓦效能的體驗。

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Armv9 將持續涵蓋 Arm 的 A、 R 、 M 的領域,將作為未來 Cortex-A (包含 Neoverse )、 Cortex-M 與 Cortex-R 微架構的基礎;合作夥伴聯發科已明確宣示將在 2021 年末推出基於 Armv9 指令集的天璣 5G 平台,三星也強調次世代 Exynos 將導入 Armv9 指令集核心。

照片中提到了Foundations of the Armv9 Decade、Confidential Compute、SVE2,包含了天空、ARM架構、Befehlssatzarchitektur、電腦、武器控股

▲ Armv9 是 Armv8 指令集發表十年以來的大升級

Arm 強調 Armv9 指令集為英國劍橋總部開發,而在設計概念, Armv9 指令集將安全性放在首要任務,採用 Arm 機密運算( CCA )架構, CCA 為在硬體架構安全環境執行運算,符合 Arm TrustZone 規範,藉此確保部分使用程式中的程式碼、數據不被外部竄改,甚至具備可拒絕特殊權限軟體存取與修改要求。

▲ CCA 是硬體層級的安全執行環境

此外,基於 Armv9 指令集的新一代 Cortex-A 亦加入 Arm Memory Tagging Extension ( MTE ),此項技術透過標籤方式為記憶體的資料進行標註,且僅允許" pointer "掌控的金鑰存取這些資料,使傳統針對記憶體資料的攻擊方式無法奏效。

▲異構 AI 需求正逐漸深入各領域應用

▲ Armv9 針對運算需求加入 AVE2 與矩陣數學運算

其次是 Arm 認知 AI 在未來的重要性,在介紹時亦提到與準買主 NVIDIA 合作,針對 AI 進行合作;而 Arm 持續與當前採用 Arm 架構的超算 TOP500 榜首核心 FX64 供應商富士通合作開發 SVE 指令集,而 Armv9 進一步採用包含這些延伸指令集的進階版本 Armv9 ,將向量自 128bit 擴展到最大 2,048bit ,使晶片開發者可針對不同層級的 AI 應用選擇 128bit 到 2,048bit 的向量加速,同時具備矩陣數學運算能力,使自基礎的視覺運算到複雜的基因組學皆能因此獲益。除了 CPU 外, Arm 也允諾將會一併強化 Mali GPU 與 Ethos NPU 的 AI 創新。

▲ Arm 允諾基於 Armv9 架構的下兩代運算集微架構皆維持 30% 的世代更迭效能提升

回歸到基礎效能,採用 Armv9 指令集的微架構也將繼續提升, Arm 預告下兩世代的行動與基礎架構 CPU 都會持續維持每一世代 30% 的效能提升;然而針對 Arm 架構已廣泛被使用在不同層級的領域, Arm 導入名為全面運算設計方法的架構,使針對汽車、終端裝置、物聯網等不同領域的 IP 提供更廣泛的產品組合,進行系統級的軟硬體最佳化,針對特定應用場景進一步提高效能;另外 Arm 也正開發多項技術,自包括提高時脈、頻寬、快取大小與降低記憶體延遲,進一步使基於 Arm 架構的 CPU 效能提高。

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