今天凌晨，ARM正式推出了ARMv9指令集，官方稱之為10年來(lái)最重要的創(chuàng)新，將是未來(lái)3000億ARM芯片的基礎(chǔ)。
包括目前性能最強(qiáng)的Cortex-X1/A78在內(nèi)，現(xiàn)在所用的ARM芯片還是基于ARMv8.x指令集的，2011年首次推出，主要特點(diǎn)是增加了64位指令集支持。
相比之下，ARMv9的升級(jí)看點(diǎn)就多了，過(guò)去10年計(jì)算架構(gòu)有了太多變化，ARM處理器也不止是移動(dòng)/嵌入式專用了，已經(jīng)擴(kuò)展到了PC、HPC高性能計(jì)算、深度學(xué)習(xí)等等新市場(chǎng)。
ARMv9在兼容ARMv8的基礎(chǔ)上，提升了安全性、增強(qiáng)了矢量計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)及數(shù)字信號(hào)處理，同時(shí)繼續(xù)提升處理器性能。
首先來(lái)說(shuō)說(shuō)性能上的變化，以智能手機(jī)等移動(dòng)平臺(tái)使用的Cortex-X/A系列為例，X1/A78這一代的性能相比16nm A72提升2.5倍，下一代的Matterhorn架構(gòu)及Makalu架構(gòu)會(huì)保持30%以上的IPC性能提升。
IPC提升與頻率無(wú)關(guān)，如果再考慮到未來(lái)工藝帶來(lái)的頻率增加，那么CPU性能有望提升40%以上。
除了CPU性能，ARMv9還非常重視整體的性能提升，包括降低內(nèi)存延遲(從150ns降至90ns)、頻率提升(從2.6GHz到3.3GHz)內(nèi)存帶寬(從20GB/s到60GB/s)、緩存等。
ARMv9這次與性能有關(guān)的一個(gè)重要升級(jí)是SVE2指令集，SVE最早是ARM與富士通合作的浮點(diǎn)性能擴(kuò)展，日本最強(qiáng)也是TOP500最強(qiáng)超算富岳就使用了SVE指令集，現(xiàn)在推出的是第二代SVE浮點(diǎn)指令了。
相比SVE的128位矢量，SVE2可以支持多倍128位運(yùn)算，最多2048位，因此SVE2可以增強(qiáng)ML機(jī)器學(xué)習(xí)、DSP信號(hào)處理能力，提升了未來(lái)5G、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)以及CPU本地運(yùn)行ML的性能，同時(shí)ARM未來(lái)還會(huì)繼續(xù)提升AI人工智能性能。
除了CPU之外，這次還簡(jiǎn)單提到了未來(lái)的Mali GPU，ARM會(huì)增加更多高級(jí)功能，比如VRS可變幀率渲染、RT光線追蹤及其他高級(jí)渲染技術(shù)等。
在ARMv9中，最重要的一項(xiàng)挑戰(zhàn)其實(shí)是數(shù)據(jù)安全，這一次ARM推出了全新的CCA機(jī)密計(jì)算體系架構(gòu)，基于之前的TrustZone安全技術(shù)，但引入了動(dòng)態(tài)域技術(shù)，它對(duì)操作系統(tǒng)及管理程序來(lái)說(shuō)是完全不透明的，不會(huì)被系統(tǒng)或者軟件提權(quán)攻擊，而且依然可以接受管理及調(diào)度。
總之，ARM今天公布的ARMv9指令集極具創(chuàng)新，是未來(lái)10年3000多億ARM芯片的基礎(chǔ)，不過(guò)現(xiàn)在具體的細(xì)節(jié)還很少，只是一個(gè)初步的路線圖，今年夏天還會(huì)公布更多詳細(xì)內(nèi)容。
至于ARMv9處理器的商業(yè)化，預(yù)計(jì)會(huì)在2022年早些時(shí)候進(jìn)入市場(chǎng)。
