告別32位移動計算 Arm TCS23再次提升性能極限

為了滿足定義未來計算的復(fù)雜需求，并確保數(shù)百萬開發(fā)者能夠輕松地在 Arm 架構(gòu)的平臺上無縫開發(fā)，Arm不斷突破計算平臺的能力極限。Arm 2023 全面計算解決方案在設(shè)計時充分考慮了智能手機的需求，包含了基于全新第五代 GPU架構(gòu)、可實現(xiàn)終極視覺體驗的全新Arm Immortalis? GPU，助力 Arm 面向下一代人工智能（AI）保持性能領(lǐng)先的全新 Armv9 CPU 集群，以及可為數(shù)百萬 Arm 開發(fā)者提供更易訪問軟件的全新增強技術(shù)。Arm 產(chǎn)品營銷副總裁 Ian Smythe直言，Arm將以上元素全部結(jié)合在全新的全面計算解決方案中，為整個系統(tǒng)的關(guān)鍵工作負載帶來了顯著提升。

作為 Arm 2023 全面計算解決方案（TCS23）的重要特點，所有新 CPU 均支持 64 位計算和 Armv9 安全創(chuàng)新功能，能夠抵御更高級別的數(shù)字威脅，并提供可擴展的解決方案，從而為更廣泛的市場帶來更多高級的功能。TCS23代表著Arm遷移到 64 位系統(tǒng)的任務(wù)已經(jīng)完成，此次TCS23的產(chǎn)品均基于Arm全新的架構(gòu)，在Arm內(nèi)部成為V9.2，代表了完全只支持64位軟件生態(tài)的全新V9.2架構(gòu)再次大幅提升Arm內(nèi)核產(chǎn)品的性能功耗比。此外，Arm 的內(nèi)存標記擴展（MTE）功能，支持開發(fā)者在應(yīng)用部署前后，都能檢測和避免內(nèi)存安全漏洞，為用戶提供功能安全及信息安全的數(shù)字體驗。通過 Armv9 架構(gòu)的 CPU，Arm提供了 MTE 功能，它已經(jīng)努力消除占所有軟件漏洞中 70% 的內(nèi)存安全漏洞。

Arm 所發(fā)布的全新的 TCS23 是針對移動計算的最優(yōu)選的計算平臺，它包括了最尖端的 CPU 技術(shù)和 GPU 技術(shù)，能夠讓游戲開發(fā)者以及人工智能應(yīng)用開發(fā)者實現(xiàn)沉浸式體驗的打造。除了在硬件方面，它還包括軟件以及安全保駕護航的一些技術(shù)。

首款基于第五代架構(gòu)的 GPU——Immortalis-G720，它專為旗艦智能手機而設(shè)計，可帶來15%的性能提升，減少了多達40%的內(nèi)存帶寬用量，有助于實現(xiàn)更出色且持久的幀率，最終帶來更高質(zhì)量的圖形，實現(xiàn)更扣人心弦的視覺感受。在相同的配置下，相較于前一代產(chǎn)品，Immortalis-G720 的性能提高了 15%，而面積僅增加 2% 。其中，前一代產(chǎn)品已經(jīng)證實在面積效率方面勝出相近競品高達 20%。

此次Arm全新的Immortalis-G720采用的是全新的第五代GPU架構(gòu)。據(jù)介紹，該架構(gòu)專為滿足多種圖形用例而設(shè)計，是Arm迄今為止最高效的GPU架構(gòu)，重新定義了部分圖形管道，以優(yōu)化內(nèi)存帶寬，從而在移動設(shè)備上支持高幾何負載的下一代游戲和實時3D應(yīng)用，同時帶來更順暢、并與PC端和游戲主機媲美的游戲體驗。同時，Arm還推出了新的Arm Mali-G720和Mali-G620，該兩款分別是去年Mali-G715和Mali-G615的升級產(chǎn)品，旨在將高端移動圖形功能快速地推向更廣大的消費終端市場。 

作為 Arm 2023 全面計算解決方案的一部分，全新 Armv9 Cortex 計算集群已連續(xù)三年實現(xiàn)兩位數(shù)的性能提升。與Cortex-X3相比，新的Cortex-X4作為第四代X內(nèi)核性能提高了 15%，并帶來了一個可以顯著降低功耗多達40%的高能效微架構(gòu)，而面積僅增加了10%。Arm表示，制程工藝和計算能力的結(jié)合是實現(xiàn)最高性能和最高效設(shè)計的關(guān)鍵。在新一代CPU設(shè)計中，Arm在TSMC N3E制程工藝上順利完成了業(yè)內(nèi)首個Cortex-X4流片。

全新的大核處理器 Cortex-A720 和全新小核 Cortex-A520，與其上一代相比，雙雙在能效方面都提高了 20%。Cortex-A720 是業(yè)界主流的 CPU IP，可提高持續(xù)性能，是新 CPU 集群的核心主力，而Cortex-A520 是最出眾的的高效性能核心。為了完善全新的CPU集群，arm推出了全新DSU-120 ，專門為了滿足高要求的多線程用例而設(shè)計。CPU集群提供更多的DSU電源模式，以支持更高效地使用更大的L3緩存，并減少外部 DRAM 流量，從而實現(xiàn)性能更佳、效率更高的 SoC。Arm 的全面計算戰(zhàn)略就是通過一整套針對特定工作負載而設(shè)計和優(yōu)化的 IP，這些IP可作為一個完整的系統(tǒng)，無縫地協(xié)同工作。Arm 始終站在技術(shù)前沿，通過不斷提升硬件的機器學(xué)習(xí)功能，讓開發(fā)者能充分利用AI 和 ML 工作負載的優(yōu)勢。

Arm 終端事業(yè)部產(chǎn)品管理高級總監(jiān) Kinjal Dave特別提到，所有產(chǎn)品都是基于最新一代的Armv9.2 架構(gòu)，同時基于全新的DynamIQ共享單元之上，帶來更多的可擴展性和更細致的電源控制模式，確保客戶在需要的時候可以獲得完整的性能和帶寬，在不需要的時候可以通過非常細的顆粒度去降低功率。除此之外，Arm還為最新的工藝節(jié)點和庫優(yōu)化了IP，并且利用在 RTL 方面的專長配置物理 IP，以此在先進的技術(shù)上，為基于Arm產(chǎn)品的設(shè)計、制造提供了優(yōu)化的EDA流程與物理實現(xiàn)。隨著Arm為未來幾代開發(fā) TCS 解決方案，Arm將持續(xù)擴大物理 IP 產(chǎn)品組合，用以支撐合作伙伴的實施團隊，讓他們能在 Arm 技術(shù)中去攫取所有可能的性能和效率的提升。

同時，TCS23 中的軟件，包括三大支柱即性能、安全以及開發(fā)者的可訪問性。一個非常核心的工作負載就是機器學(xué)習(xí)，它也是軟件工作中非常重要的一部分。因此，在 TCS23 中Arm更新了軟件庫。比如 Arm NN 以及 Arm Compute Library (ACL)，這些都是開源的軟件庫，開發(fā)者可以利用它來優(yōu)化在 Armv9架構(gòu) CPU 和 GPU 上面機器學(xué)習(xí)的復(fù)雜性。自 2023 年 1 月以來，Arm NN和 ACL 已經(jīng)通過谷歌的 Google Play Store 在安卓系統(tǒng)上提供，而且已經(jīng)有超過 1 億日活躍用戶。此外，到 2024 年，不管是Arm NN還是 ACL 都可以使用谷歌的移動平臺，意味著開發(fā)者能夠在可下載的項目，在默認狀態(tài)下更新到網(wǎng)絡(luò)最新的版本，同時意味著能在基于 Arm 架構(gòu)上實現(xiàn)開發(fā)者獲得最高可能的機器學(xué)習(xí)的潛力。關(guān)于機器學(xué)習(xí)方面的性能表現(xiàn)，ML 已經(jīng)成了SoC上非常重要的工作負載，所以有效處理 ML 是Arm TCS 核心需求之一。在過去的三代 TCS 中，Arm 為 CPU 和 GPU 都引入了專門矩陣的 ML 指令，在 TCS23 中Arm持續(xù)優(yōu)化硬件和 Arm 計算庫軟件。

這些全新的CPU設(shè)計可用于3A級游戲、全天候生產(chǎn)力和后臺任務(wù)等用例。同時，為了完善全新的CPU集群，Arm推出了全新DSU-120，專為滿足要求苛刻的多線程使用場景而設(shè)計，支持從可穿戴設(shè)備到智能手機、筆記本電腦的眾多設(shè)備。一個全面解決方案需要有 DSU 才完整的，DSU 不光可以把所有的 IP 很好地結(jié)合在一起，同時也是催化劑，能夠?qū)崿F(xiàn)CPU集群最好的性能和效率。今年的 DSU 實現(xiàn)了三方面的提升，第一是可伸縮性。首先在可伸縮性方面，在一個集群中可以支持高達14核的數(shù)量，同時它能夠支持 24M 或者最高達 32M 的3級緩存，這可以針對筆記本及筆記本以上的一些設(shè)備進行使用。第二個提升體現(xiàn)在新的 PPA 上，它首先可以進一步降低漏電，同時支持更多新的電源模式，總體的目標當(dāng)然是進一步提高電效，從而延長電池壽命。第三是全新的一些功能，因為它是基于最新的Armv9.2的架構(gòu)，因此它可以去支持比如帶寬分區(qū)還有節(jié)點最大化和納入一些新的接口。Arm 終端事業(yè)部產(chǎn)品管理總監(jiān) Saurabh Pradhan介紹，DSU 的伸縮性可大可小，根據(jù)具體的應(yīng)用，最小的配置可以是一個小核，最大的配置可以是10+4，所以一個DSU最多可以支持14個核，如果合作伙伴的核超過了14個，可以使用多個 DSU。所以 TCS23要性能有性能，要效率也有效率，Cortex-X4 提供的是終極的性能，Cortex-A720 提供的是持續(xù)的性能，而 Cortex-A520 能夠提供最好的功效。所以所有這三款的 IP 都是基于Armv9.2架構(gòu)且與最新的 DSU-120 搭配使用。

總體而言，Arm的全面計算戰(zhàn)略就是通過一整套針對特定工作負載而設(shè)計和優(yōu)化的IP，這些IP可作為一個完整的系統(tǒng)，無縫地協(xié)同工作。此外，Arm為全球開發(fā)者提供軟件和安全解決方案，其中Arm的開源軟件庫Arm NN和Arm Compute Library已在安卓平臺上面向Google應(yīng)用開放，目前已擁有超一億的日活用戶，可支持開發(fā)者優(yōu)化運行在Armv9 CPU和Arm GPU的機器學(xué)習(xí)工作負載。