Arm官宣V9架构，用AI和安全对抗英特尔，最快今年年底用上
十年大更新
萧箫 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
Arm指令集，终于升级到了V9大版本。
这是自2011年发布V8架构以来，Arm首次在指令集级别上做出的一个大更新。
在这10年期间，Arm虽然也对V8架构进行了各种升级，但几乎每次都只对架构做出一点改进，以至于一直停留在V8.x的阶段。
嗯……牙膏也确实挤得有点久。
对此，Arm客户之一高通曾抱怨，Arm设计的速度“影响到自己发挥”了：
Arm的设计路线图，让我们没办法一直保持CPU性能的领先地位。
现在，十年磨一剑，Arm终于在指令集上进行了大更新。
V9架构，主要会在这两个领域对抗英特尔：AI和安全。
安全：引入机密计算技术
首先，是安全性。
单从指令集架构来看，V9并不像V8那样，有一个飞跃式的升级。
相比于V8，V9这次依旧延续了64位架构的使用，即沿用了ARM64（AArch64）。
但据Arm表示，安全性于V9而言，其重要程度相当于ARM64对Arm V8。
相比于V7架构的ARM32，V8架构的ARM64有更大的微观架构影响，包括扩展寄存器、64位虚拟地址空间等。
在安全方面，V9引入了用于机密计算的Realms模块，这些模块使得开发人员在编写应用程序时，其数据能屏蔽操作系统和设备上的其他应用程序。
机密计算，一种云计算技术，在使用时能屏蔽数据访问，在硬件层面保护数据。
如果采用Realms模块，就能在处理期间，将敏感数据、代码隔离在受保护的CPU区域中，不受其他应用程序影响。
据了解，Arm花了几年时间研究出这一安全架构，为的就是防止像Spectre和Meltdown这样的新型安全漏洞攻击。
AI：SVE2加成，提升ML任务性能
另一部分，就是AI模块了。
这次，Arm对AI模块的升级，重点在于改善CPU的AI性能。
其中一个重要举动，就是将SVE升级到SVE2。
2016年，Arm与富士通合作研发了可伸缩矢量扩展 （SVE），这是ARM64架构下的下一代SIMD指令集。
SVE首次在富士通的A64FX CPU核心中实现，目前也被应用在世界第一的超级计算机富岳（Fugaku）上。
然而，SVE缺少许多通用性较强的指令，导致可变矢量长度SIMD指令集的首次迭代范围相当有限，更多只针对高性能计算（HPC）工作负载。
2019年4月，SVE2推出，现在，终于被用到了V9架构中。
Arm所推出的SVE2，将被更好地用于机器学习和数字信号处理任务。
Arm认为，虽然市面上已有相关AI芯片，然而在工作负载较小的情况下，CPU仍然是大多数人的选择。
“除了GPU、专用处理器和NPU以外，CPU也同样会处理部分机器学习任务，因此这些模块都需要进行更好的设计。”Arm首席架构师Richard Grisenthwaite表示。
Arm认为，到21世纪中期，语音辅助设备将超过80亿台，而设备中90%的应用将包含AI功能。
而V9架构，则能将未来2代移动设备、和数据中心服务器的处理性能，提升30%。
未来10年将用于3000亿个处理器
过去5年中，基于Arm架构设计的芯片，已经超过1000亿块。
Arm相信，在未来10年里，这一数字还将扩大成3000亿。
Ian Smythe（Arm营销VP）表示，他相信这种新架构，将在未来10年改变计算机运行计算的方式：
V9架构的升级，意味着更高的性能、更安全的计算方式。当前，数据呈爆炸式增长，为了能更好地处理数据，需要增加数据吞吐量、并实现更高的数据保护需求。
目前，高通、苹果、华为海思都是Arm的主要客户。
苹果的自研芯片M1，就采用了Arm架构。
华为虽然曾经于2019年获得Arm V9的合作许可，指令集的授权问题不大（没什么美国技术）。
但受美国禁令影响，架构授权的问题还是存在，因为Arm架构的设计团队，其中一支就来自美国。
当然，华为自己也有微架构设计能力，所以在这方面应该不会受到太大影响。
Arm表示，第一批搭载Arm V9架构的处理器，预计将在今年年底前发货。
参考链接：
[1]https://techcrunch.com/2021/03/30/all-hail-Armv9-Arm-launches-the-next-generation-of-its-processor-architecture/
[2]https://www.anandtech.com/show/16584/Arm-announces-Armv9-architecture
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