3月31日，英國芯片設(shè)計(jì)公司Arm正式宣布推出新一代芯片架構(gòu)Armv9，這是自十年前 Armv8 推出以來，該架構(gòu)的首次重大變革。
Armv9的推出是為了滿足全球?qū)δ苋找鎻?qiáng)大的安全、人工智能（AI）和無處不在的專用處理的需求。Armv9立足于Armv8的成功基礎(chǔ)，是這十年來最新的Arm架構(gòu)。
Arm首席執(zhí)行官Simon Segars表示，“在展望由AI定義的未來時(shí)，我們必須夯實(shí)先進(jìn)的計(jì)算基礎(chǔ)，以應(yīng)對(duì)未來的獨(dú)特挑戰(zhàn)。在通用計(jì)算所具備的經(jīng)濟(jì)性、設(shè)計(jì)自由度和可及性的基礎(chǔ)上，市場需要普適專用、安全而強(qiáng)大的處理能力，這將驅(qū)動(dòng)下一個(gè)3000億個(gè)基于Arm架構(gòu)的芯片發(fā)展，而Armv9就是這些芯片的技術(shù)先驅(qū)。”
基于Arm架構(gòu)的芯片出貨量在持續(xù)加速，過去五年基于Arm架構(gòu)的設(shè)備出貨量超過1000億。按照目前的速度，無論是在終端、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)還是云端，全球100% 的共享數(shù)據(jù)很快將會(huì)通過Arm技術(shù)進(jìn)行處理。如此廣泛的應(yīng)用讓Arm肩負(fù)更多的責(zé)任和使命，為此，Arm在Armv9中提供更多的安全性和性能，順應(yīng)AI、物聯(lián)網(wǎng)和5G在全球范圍內(nèi)的強(qiáng)勁發(fā)展，加速每個(gè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用從通用計(jì)算轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ糜?jì)算。
安全：計(jì)算的最大挑戰(zhàn)
為了解決當(dāng)今最大的技術(shù)挑戰(zhàn)——保護(hù)全球數(shù)據(jù)安全，Armv9架構(gòu)路線圖引入了Arm機(jī)密計(jì)算架構(gòu)（Confidential Compute Architecture, CCA）。機(jī)密計(jì)算通過打造基于硬件的安全運(yùn)行環(huán)境來執(zhí)行計(jì)算，保護(hù)部分代碼和數(shù)據(jù)，免于被存取或修改，甚至不受特權(quán)軟件的影響。
Arm CCA將引入動(dòng)態(tài)創(chuàng)建機(jī)密領(lǐng)域（Realms）的概念，機(jī)密領(lǐng)域面向所有應(yīng)用，運(yùn)行在獨(dú)立于安全或非安全環(huán)境之外的環(huán)境中，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)數(shù)據(jù)安全的目的。例如，在商業(yè)應(yīng)用中，機(jī)密領(lǐng)域可以保護(hù)系統(tǒng)中商用機(jī)密數(shù)據(jù)和代碼，無論它們正被使用、閑置或正在傳輸中。
微軟Azure Edge和平臺(tái)部門企業(yè)副總裁兼首席技術(shù)官Henry Sanders表示，“隨著從邊緣到云的用例越來越復(fù)雜，我們已經(jīng)不能用一個(gè)放之四海而皆準(zhǔn)的方案來解決所有用例。因此，異構(gòu)計(jì)算正變得越來越普遍，這需要硬件和軟件開發(fā)商之間加強(qiáng)協(xié)同。Arm與微軟密切合作開發(fā)的Armv9機(jī)密計(jì)算功能就是硬件和軟件之間協(xié)同的一個(gè)很好的范例。
無處不在的AI：呼喚專用、可擴(kuò)展的解決方案
AI工作負(fù)載的普遍性和廣泛性需要更多樣化和專用的解決方案。據(jù)估計(jì)，到21世紀(jì)20年代中期，全球?qū)⒂谐^80億臺(tái)搭載AI語音輔助的設(shè)備[i]。且90% 或更多設(shè)備上的應(yīng)用程序?qū)珹I元素以及基于AI的界面，如視覺或語音[ii]。
為了滿足這一需求，Arm與富士通合作開發(fā)了可伸縮矢量擴(kuò)展（Scalable Vector Extension, SVE）技術(shù)，并驅(qū)動(dòng)了世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”。在此基礎(chǔ)上，Arm為Armv9開發(fā)了SVE2，以便在更廣泛的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)字信號(hào)處理能力。
SVE2增強(qiáng)了對(duì)在CPU上本地運(yùn)行的5G系統(tǒng)、虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)以及ML工作負(fù)載的處理能力，例如圖像處理和智能家居應(yīng)用。在未來幾年，Arm將進(jìn)一步擴(kuò)展其技術(shù)的AI能力，除了在其Mali? GPU和Ethos? NPU中持續(xù)進(jìn)行AI創(chuàng)新外，還將大幅增強(qiáng)CPU內(nèi)的矩陣乘法。
通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)性能最大化
在過去的五年，Arm技術(shù)每年都以超過業(yè)界的速度提升CPU性能 ，Arm在新一代架構(gòu)Armv9上將保持這個(gè)速度，預(yù)計(jì)未來兩代移動(dòng)和基礎(chǔ)設(shè)施CPU的性能提升將超過30%。
然而，隨著行業(yè)從通用計(jì)算向普遍的專用處理發(fā)展，每年兩位數(shù)的CPU性能提升是不夠的。除了增強(qiáng)專用處理能力，Arm的 全面計(jì)算（Total Compute）設(shè)計(jì)方法將通過集中的系統(tǒng)級(jí)硬件和軟件優(yōu)化以及用例性能的提高，加速總體計(jì)算性能。
通過將全面計(jì)算的設(shè)計(jì)原則應(yīng)用在包含汽車、客戶端、基礎(chǔ)設(shè)施和物聯(lián)網(wǎng)解決方案的整個(gè)IP組合中，Armv9系統(tǒng)級(jí)技術(shù)將遍及整個(gè)IP解決方案，并改善個(gè)別IP。此外，Arm還在開發(fā)多項(xiàng)技術(shù)以提高頻率、帶寬、緩存，并降低內(nèi)存延遲，從而最大限度地提升基于Armv9的CPU性能。
Arm高級(jí)副總裁、首席架構(gòu)師兼技術(shù)院士Richard Grisenthwaite表示，“更復(fù)雜的基于AI的工作負(fù)載需求，正在推動(dòng)更安全和專用處理的發(fā)展。Armv9將賦能開發(fā)者通過彌合軟硬件之間的關(guān)鍵差距，構(gòu)建和編程未來的可信計(jì)算平臺(tái)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，幫助合作伙伴在更快的上市時(shí)間和成本控制之間取得平衡，同時(shí)能夠創(chuàng)建自己獨(dú)特的解決方案。”
