除了智能手機，在筆記本和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，Arm產(chǎn)品被接受度越來越高，在服務器和汽車領(lǐng)域，Arm也在開疆拓土。連Arm公司首席執(zhí)行官Simon Segars在開場視頻中的首個案例，也是與江森自控的合作。顯然，Arm正在尋找智能手機之外的增長點，工業(yè)與企業(yè)級市場成為重點瞄準方向。
推出V9架構(gòu)之后，Arm喊出了再來3000億顆Arm芯的目標。從1991年Arm公司成立，到2016年1000億顆Arm核芯片出貨，一共用了26年時間，隨著Arm生態(tài)的日益繁榮，基于Arm核的芯片出貨量增速驚人，在2021年Arm即可以實現(xiàn)第二個1000億顆Arm核芯片上市。如果這3000億是在10年內(nèi)完成的話，將意味著Arm核芯片出貨量再次提速，也不知道半導體產(chǎn)能建設(shè)能否跟上Arm對市場增長的需求。
Arm市場營銷副總裁Ian Smythe在回答媒體對該數(shù)字的疑問時表示，10年3000億顆出貨量是對Arm客戶芯片總出貨量的預估，包含當前主流的Armv7和Armv8架構(gòu)芯片。Arm高級副總裁、首席架構(gòu)師兼技術(shù)院士Richard Grisenthwaite也解釋，除了智能手機，在筆記本和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，Arm產(chǎn)品被接受度越來越高，在服務器和汽車領(lǐng)域，Arm也在開疆拓土。連Arm公司首席執(zhí)行官Simon Segars在開場視頻中的首個案例，也是與江森自控的合作。顯然，Arm正在尋找智能手機之外的增長點，工業(yè)與企業(yè)級市場成為重點瞄準方向。
圖：Arm架構(gòu)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展
架構(gòu)大版本升級通常意味著較大幅度的變更，例如Armv7升級到Armv8主要是為了支持64位指令集，這是非常大的跨越。那么，Armv9相比Armv8的變化主要有哪些呢？Arm幾大高管反復強調(diào)了三點：全新安全架構(gòu)、機器學習內(nèi)生支持，以及數(shù)字信號與向量處理性能的提升。
關(guān)鍵應用專屬“封地”
在Arm官方新聞稿中，將Armv9對安全性的提升放在了第一位，這與Arm向工業(yè)也企業(yè)級市場開拓的方向一致——這些市場對于安全要求更高，也迫切希望能從硬件層面來實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全，而在安全方案實現(xiàn)上對成本并不敏感。Armv9中引入Arm機密計算架構(gòu)（Confidential Compute Architecture, CCA），該架構(gòu)通過打造基于硬件的安全運行環(huán)境來執(zhí)行計算，保護關(guān)鍵代碼和數(shù)據(jù)免于被非授權(quán)用戶存取或修改，相比過去的方案，新安全架構(gòu)在隔離非授權(quán)用戶侵擾的能力得到大幅提升，甚至不受操作系統(tǒng)等特權(quán)軟件的影響。
圖：Arm機密計算體系結(jié)構(gòu)
在新一代安全特性中最大的特點，即Arm機密計算架構(gòu)中提出的“封地”（Realms，官方譯名為機密領(lǐng)域）概念。在傳統(tǒng)安全架構(gòu)中，低權(quán)限軟件層對更高權(quán)限軟件層是透明的，因此當黑客從操作系統(tǒng)層面攻入時，上層應用程序很難保證安全。“封地”則相當于系統(tǒng)內(nèi)的獨立王國，在操作系統(tǒng)和應用軟件之間筑起一道防護，系統(tǒng)管理員仍然存在，但僅負責調(diào)度和資源分配，并不能任意進入“封地”，該“封地”對操作系統(tǒng)而言是不透明的。不過Arm并沒有具體介紹動態(tài)創(chuàng)建“封地”機制如何實現(xiàn)，外界猜測“封測”代碼可能運行在預留的專用地址空間，該地址空間在操作系統(tǒng)層面不能直接訪問。
此外，在V8架構(gòu)中引入的內(nèi)存標簽擴展(MTE)功能，也將被Armv9繼承。緩存溢出和釋放后重用是計算機體系軟件安全中最常見的問題，這些漏洞容易被黑客利用攻擊，MTE功能堵上了這個漏洞，該機制用 "標簽 "鎖定數(shù)據(jù)塊，只有使用正確的密鑰才能訪問該數(shù)據(jù)，非授權(quán)代碼不能訪問該區(qū)域，從而減少了安全風險。
強化機器學習和DSP能力
如果說加強安全屬性是Arm為了更好地打入工業(yè)和企業(yè)等信息安全等級高的市場，那么在V9引入機器學習內(nèi)生支持與加強數(shù)字信號處理能力也很自然。因為在Armv8風行的十年中，人工智能浪潮再次興起，人工智能在音視頻處理領(lǐng)域尤為興盛。據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)Statista Research Department估計，到21世紀20年代中期，全球?qū)⒂谐^80億臺搭載人工智能語音輔助的設(shè)備；而IDC預估，不低于90%的設(shè)備中將支持視覺或語音等人工智能功能或基于人工智能的交互方式。
Arm在過去幾年一直在完善對人工智能的支持，陸續(xù)推出過多款人工智能專用IP產(chǎn)品，在Armv9上，對機器學習的最大支持是第二代可伸縮矢量擴展（Scalable Vector Extension, SVE）技術(shù)。早在V8架構(gòu)上，Arm就與富士通聯(lián)合開發(fā)了SVE技術(shù)，利用該技術(shù)富士通打造了當時全球最快的超級計算機“富岳”。SVE2是SVE的升級版，除了支持一代SVE的所有功能外，還優(yōu)化了對常見機器學習算法的硬件支持，強化了DSP處理能力。
圖：用系統(tǒng)設(shè)計提高CPU性能
SVE2增強了對在CPU上本地運行的5G系統(tǒng)、虛擬和增強現(xiàn)實以及機器學習工作負載的處理能力，例如圖像處理和智能家居應用。在未來幾年，Arm將進一步增強人工智能的能力，除了在其Mali? GPU和Ethos? NPU中持續(xù)進行人工智能創(chuàng)新外，還將大幅增強CPU內(nèi)的矩陣乘法。
非美供應鏈實現(xiàn)突破？
rmv9開發(fā)過程中，搶跑的聯(lián)發(fā)科將第一批推出產(chǎn)品，其搭載Armv9核的芯片在2021年下半年即將上市，作為海思受制裁的最大受益者，在新一代手機處理器競爭中，聯(lián)發(fā)科似乎已經(jīng)取得先機。那么，還在被美國政府制裁的華為海思有沒有可能獲得授權(quán)呢？
在回答這個問題時，Ian Smythe表示，經(jīng)過全面審查，Armv9架構(gòu)不受美國出口管理條例(EAR)約束，Arm已將此信息通知美國政府相關(guān)部門。但Ian也強調(diào)，Arm將繼續(xù)遵守美國商務部針對華為及其附屬公司海思的相關(guān)指導政策。
當然，美國可以隨時調(diào)整政策來針對中國技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)，而且Arm如果成功被Nvidia收購，Armv9就又變成美國資產(chǎn)了。不管怎樣，如果Armv9真能繞過EAR監(jiān)管，確實是一個不小的突破，意味著非美供應鏈在一些環(huán)節(jié)已能提供全球最先進的技術(shù)。對海思而言，很大可能還是用不上，因為沒有地方流片。Armv9先推面向高端應用的A系列，主要使用最先進工藝，而目前所有先進工藝產(chǎn)線都被美國政策限制住了。但海思至少可以拿過來做預研，跟上行業(yè)發(fā)展腳步。
對Arm來講，這也是一個必然的選擇，想完成10年3000億的目標，中國市場不容有失，現(xiàn)階段推出一個不受美政府約束的架構(gòu)，無疑讓中國客戶用起來更放心——因為誰也不知道美國政府接下來會制裁哪一家。
10年3000億的目標很難，即便工業(yè)市場Arm滲透率還不高，即便中國市場未來還有高增長預期，即便企業(yè)級市場對Arm而言是片藍海，但要達到這個目標，還是要突破當前應用市場的想象力。不過，“下一個1000億很快將實現(xiàn)”，Arm幾年前說的這個話，已經(jīng)成為了現(xiàn)實。
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