10年来最重要创新 ARM发布ARMv9指令集：IPC性能大涨30%

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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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