Armv9

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【為什麼我們要挑選這則新聞】Arm 在今年三月推出 Armv9 架構,透過機密運算、機密領域等技術,提供未來十年運算設備的效能與安全性保障。此外,基於 Armv9 架構的 CPU 也逐漸推出,這些 CPU 將讓產業界落實智慧終端,打造物聯網解決方案。(責任編輯:郭家宏)

Arm IP 產品事業群總裁 Rene Haas 受邀於 COMPUTEX Forum 中,以「加速無所不在的智慧」為題發表演說。他分享 Arm 對於運算趨勢的洞察,並說明 Arm 的技術與解決方案,如何協助日趨複雜的 AI 與機器學習工作負載。

Armv9 架構:為未來十年的運算提供更強化的效能及安全性

基於 Arm 架構的晶片出貨量持續攀升,截至 2020 年,Arm 架構的晶片出貨量已累積超過 1,900 億,這讓 Arm 成為全球最普及的運算平台。在如此迅速的成長下,我們深信在不久的將來,全球所有數位共享數據都將會通過 Arm 的技術進行處理,包括在終端裝置、數據網路以及雲端。

Arm 今年三月發布的 Armv9 架構,帶來更高的效能及更強化的安全性,是未來 3,000 億顆基於 Arm 架構晶片的重要驅動力。數據的安全性是當今最大的技術挑戰,為此 Arm 持續針對安全性進行強化。

▌Armv9 架構藍圖推出機密運算(CCA,Confidential Compute Architecture)協助在硬體架構的安全環境中執行運算,並保護部份的程式碼與數據、甚至是特殊權限軟體,不被存取或修改。

▌Arm CCA 導入動態設置機密領域(Realms)概念,任何程式皆能在區隔非安全與安全世界的運算領域中使用。

▌針對軟體安全性,Arm 與 Google 合作開發記憶體標籤擴充技術(MTE,Memory Tagging Extensions),這讓開發人員在記憶體漏洞被惡意利用前,更能識別與防止。明年上市的基於 Armv9 CPU 的裝置都將具備 MTE 技術。

機器學習與 AI 將橫跨所有運算環境

無所不在的智慧需要更高的效率、更低的功耗,以執行裝置上複雜的工作負載。為個別應用場景打造的特定處理將成為運算常態,而行動裝置、IoT 設備,甚至航太領域,皆對於效能有更高的要求,Arm 依應用場景定義(Purpose-built)的系統單晶片(SoC),正是因應當前的工作負載以及多元應用所提出的最佳解決方案。

各式運算皆需有不同的運算元件組合,而 Arm 多樣化的 IP 選擇(如:CPU、GPU、NPU)正能滿足合作夥伴對於以應用場景定義運算系統的需求,具備彈性的 Arm 全面運算(Total Compute)解決方案整合硬體 IP、實體 IP、軟體、工具與標準,涵蓋 Arm 消費性終端裝置解決方案,以及從邊緣至雲端的 Neoverse 平台,滿足合作夥伴對於高階、高效能與高效率的需求,Arm 更藉由創新,加速合作夥伴創造產品差異、以及特定處理器的上市腳步。

Armv9 CPU:全新的全面運算解決方案

Armv9 CPU 系列由全新 DynamIQ Shared Unit(DSU-110)所支援,DSU-110 具高擴充性,最高可支援 8 顆 Cortex-X2 CPU 的配置,能創造極致效能並確保最佳效率。

▌Arm Cortex-X2:首顆基於 Armv9、效能強大的旗艦 CPU;與 Cortex-X1 比較,效能提升 16%。

▌Arm Cortex-A710:首顆基於 Armv9 的大核,相較於 Cortex-A78,能源效率提升 30%。

▌Arm Cortex-A510:Arm 近四年來發表的首顆小核,也是 Arm 歷年來效能最強的小核;相較於 Cortex-A55,提升 35% 效能。其效能表現逼近上一代大核,適用於智慧型手機的叢集運算架構、家庭設備與穿戴裝置。

基於 Armv9 架構的全新 CPU 激發了效能潛力,也順勢開啟了新的應用市場,以筆記型電腦為例,相較於 2020 年的主流筆電,採用 Arm Cortex-X2 的筆電在單執行緒效能上將提升 40%,並擁有全天電池續航力。

Arm Mali GPU 在 2020 年出貨超過 10 億顆,持續位居全球 GPU 出貨量榜首。

▌Arm Mali-G710:Arm 歷年來效能最高的 GPU,鎖定高階智慧手機與持續成長的 Chromebook 市場;較前一代 GPU 提升 20% 效能表現以及 35% 機器學習效能。

▌Arm Mali-G510 與 Arm Mali-G310:藉由全新功能與技術,為穿戴裝置、數位電視、機上盒,與 VR/AR 等裝置,帶來絕佳的效能表現與視覺體驗。

Arm Neoverse 平台:邊緣至雲端應用場景的最佳基礎設施解決方案

Arm Neoverse 主要針對 Hyperscaler 與雲端運算、5G、高效能運算(HPC)、邊緣基礎設施等四個關鍵市場,Arm 提供合作夥伴極致的創新空間,突破傳統架構限制。有鑑於工作負載與應用的多樣性,實現特定處理需求一直是 Arm 關注的重點,而 Neoverse V1 與 Neoverse N2 平台更將加速該趨勢。

▌Arm Neoverse V1:強調效能優先,在向量及機器學習能力有顯著的提升。具備高效能 CPU 核心的同時,保有 SoC 的設計彈性。

▌Arm Neoverse N2:首個具備 SVE2 、並基於 Armv9 的平台,為雲端到邊緣的效能效率帶來大幅提升;相較於 Neoverse N1,Neoverse N2 在相同能源效率下,每時脈可執行指令(IPC)提升 40%。SVE2 將 SVE 相關之效能、程式設計簡易性與可攜性,延伸應用到機器學習、數位訊號處理、多媒體與 5G 等場景。這也是目前世界最快的超級電腦 Fugaku 的核心技術。

Arm 致力落實智慧終端,打造物聯網解決方案

進入物聯網時代,包含智慧感測器與制動器在內的裝置,將產生更多的數據。然而將大量非結構化數據傳輸至雲端的成本極高,且其能源、頻寬及運算效能方面的效率低落,僅有 1% 至 12% 的企業數據被成功分析。

本地進行數據處理及分析可減少關鍵應用的延遲,也能降低對於雲端的依賴,更有效的管理物聯網裝置產生的大量數據,因此,Arm 也致力於在最小的感測器、語音助理及工業應用上,落實智慧終端。Arm 去年推出的 AI 處理器,使得合作夥伴能夠打造各式依應用場景定義的物聯網解決方案,為微小的裝置賦予機器學習能力;Arm 最新的解決方案則結合 Cortex-M55 與業界首款微神經網路處理器 Ethos-U55,提供 480 倍的效能提升。

聯發科等台廠與 Arm 合作,開發終端 AI 應用

Arm Flexible Access 讓 Arm 的合作夥伴,在更低的風險下打造依應用場景定義的終端 AI 應用,並能更快的上市。這項計畫目前已有 90 多個合作夥伴,超過半數以上為第一次合作的 Arm 夥伴,且多為新創公司。通過加入這項計畫,晶片合作夥伴不僅可以取用眾多的 Arm IP,並基於這些 IP 進行晶片設計,同時可獲得工具、技術培訓、支持等協助。更重要的是,彈性的商業模式大幅降低了商業風險,完全符合打造具備特定處理能力 SoC 的考量。

Arm 是全球最普及的運算平台,Arm 的技術持續讓合作夥伴受惠,協助他們以創新的特定處理技術,加速無所不在的智慧:

▌Arm 的長期合作夥伴聯發科技致力於為行動領域提供特定運算的解決方案,聯發科技近期更與 NVIDIA 合作,為具 AI 能力的輕薄筆電提供特定參考平台。

▌台灣的凌陽科技與奇景光電,目前皆以 Arm 技術進行特定運算 AI 處理器的早期開發。凌陽科技整合 Arm Cortex-A 系列 CPU、Mail GPU,和 Ethos 系列類神經網路處理器,打造針對自動化工業機器人的 SoC;奇景光電則以基於 Cortex-M55 以及 Ethos-U55 的 SoC,研發應用於 always-on 通用型智慧影像辨識。

▌土耳其家電製造商 Arcelik,藉由 Cortex-M 處理器的強化學習演算法,為冰箱減少約 10% 能耗。根據 Arcelik 的數據推斷,若將此處理技術導入所有在歐洲使用的冰箱,可減少九座電廠的電力需求。

無所不在的智慧建立在特定處理的基礎上,而 Armv9 更是驅動未來十年特定處理運算新常態的核心技術。Arm 將持續與合作夥伴攜手,加速打造無所不在的智慧。

(本文訊息由 Arm 提供,內文與標題經 TechOrange 修訂後刊登。新聞稿 / 產品訊息提供,可寄至:[email protected],經編輯檯審核並評估合宜性後再行刊登。本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:Pixabay CC Licensed

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