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10年来最重要创新 ARM发布ARMv9指令集:IPC性能大涨30%

程序员文章站 2022-09-07 09:24:19
今天凌晨,arm正式推出了armv9指令集,官方称之为10年来最重要的创新,将是未来3000亿arm芯片的基础。包括目前性能最强的cortex-x1/a78在内,现在所用的arm芯片还是基于armv8...

今天凌晨,arm正式推出了armv9指令集,官方称之为10年来最重要的创新,将是未来3000亿arm芯片的基础。

包括目前性能最强的cortex-x1/a78在内,现在所用的arm芯片还是基于armv8.x指令集的,2011年首次推出,主要特点是增加了64位指令集支持。

相比之下,armv9的升级看点就多了,过去10年计算架构有了太多变化,arm处理器也不止是移动/嵌入式专用了,已经扩展到了pc、hpc高性能计算、深度学习等等新市场。

10年来最重要创新 ARM发布ARMv9指令集:IPC性能大涨30%

armv9在兼容armv8的基础上,提升了安全性、增强了矢量计算、机器学习及数字信号处理,同时继续提升处理器性能。

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首先来说说性能上的变化,以智能手机等移动平台使用的cortex-x/a系列为例,x1/a78这一代的性能相比16nm a72提升2.5倍,下一代的matterhorn架构及makalu架构会保持30%以上的ipc性能提升。

ipc提升与频率无关,如果再考虑到未来工艺带来的频率增加,那么cpu性能有望提升40%以上。

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除了cpu性能,armv9还非常重视整体的性能提升,包括降低内存延迟(从150ns降至90ns)、频率提升(从2.6ghz到3.3ghz)内存带宽(从20gb/s到60gb/s)、缓存等。

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armv9这次与性能有关的一个重要升级是sve2指令集,sve最早是arm与富士通合作的浮点性能扩展,日本最强也是top500最强超算富岳就使用了sve指令集,现在推出的是第二代sve浮点指令了。

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相比sve的128位矢量,sve2可以支持多倍128位运算,最多2048位,因此sve2可以增强ml机器学习、dsp信号处理能力,提升了未来5g、虚拟现实、增强现实以及cpu本地运行ml的性能,同时arm未来还会继续提升ai人工智能性能。

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除了cpu之外,这次还简单提到了未来的mali gpu,arm会增加更多高级功能,比如vrs可变帧率渲染、rt光线追踪及其他高级渲染技术等。

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在armv9中,最重要的一项挑战其实是数据安全,这一次arm推出了全新的cca机密计算体系架构,基于之前的trustzone安全技术,但引入了动态域技术,它对操作系统及管理程序来说是完全不透明的,不会被系统或者软件提权攻击,而且依然可以接受管理及调度。

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总之,arm今天公布的armv9指令集极具创新,是未来10年3000多亿arm芯片的基础,不过现在具体的细节还很少,只是一个初步的路线图,今年夏天还会公布更多详细内容。

至于armv9处理器的商业化,预计会在2021年底的时候进入市场。

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