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ARMV9预示了智能手机CPU的下一代

ARM已发布有关其最新ARMV9体系结构的详细信息,该架构将定义下一代智能手机处理器。
经过
2021年3月30日
手臂皮层CPU
手臂

每个处理器曾经构建的每个处理器都包含一个基本的“体系结构”,代表了超越任何单个CPU核心或物理设计的深处特征。该体系结构定义了处理器的工作方式,可以做什么,如何访问内存等等。处理器体系结构的变化标志着一个主要的里程碑,并配有全新的物理硬件设计,指令集和功能。

在智能手机方面,我们一直在使用ARM的ARMV8体系结构和修订版中使用处理器,这是十年的大部分时间。ARMV9的到来很快将紧随其后的是全新的CPU核心,注定要挤入未来智能手机的下一代Socs。借助该速成课程,让我们谈谈ARM的最新ARMV9架构。

阅读更多:ARM与X86:解释的指导集,体系结构和更多差异

ARMV9是十年来的第一个新ARM架构,将在未来10年内定义下一代移动,服务器和其他处理器。首先,ARM吹嘘说,接下来的CPU设计将比当今的最高表现提高30%Cortex-X1 CPU核心。这并不包括时钟速度和其他制造福利,这可能有助于提出更多的性能。另一个关键要点是,对于机器学习工作负载,ARMV9将比ARMV8快得多,并且更安全,以帮助保护我们最敏感的数据。

ARMV9:每个人更快的机器学习

ARMV9 CPU核心性能
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目前,ARM正在保持ARMV9的确切内部工作。我们希望根据体系结构等待第一个处理器,以了解更多信息。这些可能会在2021年晚些时候出现。但是,我们对构成ARMV9大部分改进的高级机器学习和安全功能了解很多。

让我们从数学处理的改进开始,这些改进来自增强的矩阵数学功能和第二代ARM的功能可扩展矢量扩展(SVE2)。第一代SVE是为Fugaku超级计算机设计的,但是SVE2已蒸馏成通用计算机。SVE2建立在ARM的NEON数学库的原理上,但从头开始重新设计以改进数据并行性。重要的是,SVE2也支持霓虹灯,因此它将用于数字信号处理(DSP)功能。

ARMV9 SVE2
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像SVE1一样,SVE2允许以128位增量的弹性而不是固定的矢量长度实现,最高可达2048位。这使CPU设计师对其CPU核心的数量进行数量更大。它还支持新的数据类型和指令,例如旋转的位置置,复杂的整数乘以添加,以及用于大整数算术和加密术的其他多精液算术位。SVE2还旨在加速用于计算机视觉,多媒体,LTE基带处理,网络服务等的常见算法。

SVE2将极大地加速机器学习性能和CPU上的其他DSP工作负载,从而减少了对外部DSP和AI处理硬件的需求。异质计算的年龄肯定还没有结束。尽管如此,ARM仍然认为这些功能对于计算未来至关重要,以至于每个CPU都应该能够有效地执行它们。

ARMV9:改进基于硬件的安全性

安全在现代处理器中的重要性不能被低估。我敢肯定,大家都记得像Heartble,Specter等有关漏洞的大惊小怪。防止记忆酸言和溢出问题并在将来避免新问题,需要新的基于硬件的安全方法。ARMV9中包含了几个重要的 -内存标记扩展名(MTE)和领域管理扩展 - 作为ARM机密计算体系结构(CCA)的一部分。

标记的内存听起来可能是那些紧随Android开发的人,因为此功能已经支持爱游戏刷手机版下载爱游戏刷手机版下载Android 11,以及Opensuse。ARM在ARMV8.5中首次亮相的内存标记,但在此修订版中没有任何移动CPU核心。MTE旨在防止使用“锁定和钥匙”方法访问的内存漏洞。内存指针在创建时被标记并在加载/存储指令期间进行检查,以确保从正确的位置访问内存。不匹配不匹配的例外情况,使开发人员可以追踪潜在的安全问题。

在CPU上的硬件中运行内存标记可减少此检查过程中的性能损失。同样,基于硬件的检查更具篡改性,使恶意演员更难产生漏洞利用。

手臂机密计算体系结构
手臂

ARM的领域管理扩展和CCA的范围更大。它建立在ARM Trustzone的想法上,使应用程序可以在其自身的安全环境中运行,该环境与主要操作系统和其他应用程序隔离。与并排运行分离的操作系统的虚拟机管理器和虚拟机不同,领域还支持共享共同操作系统的单个应用程序和服务的安全分离。您可以像Linux容器一样想到这一点,只有更安全和内置的硬件。

这个想法很简单。每个领域都看不到对方在做什么,大大降低了敏感数据泄漏到另一个受损的应用程序甚至操作系统的风险。所以你银行应用程序软件和处理资源与您正在运行的游戏牢固地分离,该游戏与Facebook隔离。基于硬件的安全功能对于保护敏感数据(例如生物识别信息)越来越重要,该数据存储在我们的设备上。

但是,我们需要等待更多地了解有关如何确切地完成此操作,服务之间如何实现这一目标,操作系统如何共享资源等。我们确实知道领域需要在整个操作系统中进行重大变化,例如Google的Android。爱游戏刷手机版下载因此,第一代ARMV9处理器不会支持领域。该功能有望在建筑的生命周期中出现一点。

第一个ARMV9处理器

Nvidia和Arm Company徽标
nvidia

ARM的ARMV9架构将在未来几年内武装微控制器,实时和应用程序处理器。第一个将属于智能手机SOC的Cortex-A线,然后是服务器芯片。ARM预计,我们将看到我们今年宣布的第一台ARMV9芯片组,其中第一台设备将于2022年降落。

藏在Arm的新闻发布会上,即将到来也有一个幻灯片马里GPU功能。其中包括可变速率的阴影和射线跟踪,目前在游戏机和高端图形卡市场上转向头部的两个功能。在未来几年中,宽阔的手臂硬件投资组合有很多期待。

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