ARM公布全新Armv9架构：10年最大更新、未来装备3000亿颗芯片

ARM公布全新Armv9架构：10年最大更新、未来装备3000亿颗芯片

机器之心报道

编辑：维度

对于全新的Armv9架构，ARM公司CEO西蒙·塞加斯（SimonSegars）表示，「v9架构将提升安全性和信任度，并为未来十年的计算机技术奠定基础。」

今日，ARM公司正式宣布推出全新的Armv9架构，这是自2011年10月推出Armv8架构近十年之后，该公司对其CPU架构的首次重大调整变革。多年来，ARM公司一直对指令集架构进行各种更新和扩展。该公司表示，本次v9架构旨在为移动端设备、计算机和服务器提供更强的算法支持。

Arm架构的发展历程。

全新的Armv9架构有三个侧重点，分别是AI、矢量和DSP性能改进、安全性。在具体细节上，Armv9架构沿用AArch64基准指令集，并在功能方面添加了一些非常重要的扩展，从而确保ARM公司增加架构编号，并针对v9架构新特征以及多年来发布的各种v8架构扩展进行软件层面的基准重定。

据ARM公司表示，未来Armv9架构将装备在3000亿颗ARM芯片中。并且，按照现有发展速度，预计未来五年内ARM设备的出货量将超过1000亿台。

但遗憾的是，ARM并没有透露首款基于Armv9架构的新芯片的具体发布时间，想必还需要等待一段时间。

Armv9架构未来10年的CPU计算平台奠定了基础。

Armv9架构新特征

全新Armv9架构主要有三项侧重点：AI、矢量和DSP性能改进以及安全性。首先来看DSP和AI性能。

DSP、ML和xR工作负载的扩展矢量处理。

对于开发者和用户而言，全新Armv9兼容性CPU的最显著特征是将可伸缩矢量扩展2（SVE2）作为ARMNEON技术之后新的基准。SVE2发布于2019年4月，旨在加速高性能计算，在处理5G、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）以及图像和语音识别等机器学习（ML）任务负载时具有很大增益。

ARM认为，未来几年，ML工作负载将变得越来越普遍。相应地，任何以性能或功耗为中心的设备需要在专用加速器上运行ML工作负载，但其中的大多数仍会选择采用在CPU上运行的更小范围的ML工作负载。

矩阵乘法指令（matrixmultiplicationinstruction）是关键所在，是其自身作为Armv9CPU一项基准特性被广泛使用的重要步骤。

安全性

ARM希望通过全新的保密计算架构（ConfidentialComputeArchitecture,CCA）来解决安全性问题。为此，ARM引入一种新的概念——域（realms），它可以被视为对操作系统（OS）或虚拟机管理程序（hypervisor）完全不透明的安全容器执行环境。虽然虚拟机管理程序依然存在，但只负责资源调度和分配任务。

此外，域还将由新实体「域管理器」（realmmanager）来管理，域管理器的代码量大约是虚拟机管理程序的1/10。

Armv9采用的CCA架构。

域内的应用将能够验证并确认域管理器是否可以信任，这对于传统虚拟机管理程序而言是无法实现的。ARM并没有深入地介绍是什么在操作系统和虚拟机管理程序的域和非安全区域之间造成了这种隔离（separation），但听起来像是硬件支持的地址空间无法实现彼此之间的交互。

使用域的简单和复杂示例。

使用域的好处在于极大地减少了设备上运行的应用的信任链，同时操作系统也对安全问题变得非常透明。此外，ARM还引入了内存标签（MemoryTagging）扩展，同样有助于消除安全问题。

ARM引入的内存标签扩展。

最后，ARM表示，在未来的两次芯片迭代中，Armv9架构将会带来30%的性能提升。

参考链接：

https://aijishu.com/a/1060000000024513

https://www.cnbeta.com/articles/tech/1108589.htm

https://finance.sina.com.cn/tech/2021-03-31/doc-ikmxzfmi9630877.shtml

https://www.anandtech.com/show/16584/arm-announces-armv9-architecture