ARM在台北國際電腦展(Computex 2017)期間推出兩款新的應用處理器核心——高階Cortex-A75與中階Cortex-A55,積極加速人工智慧(AI)技術應用,並期望在2035年以前搶攻所有IoT裝置市場。

比起前一代處理器,Cortex-A75提供更高的效能,Cortex-A55在性能與能效方面也更為提升。與以往不同的是,此兩款處理器核心具備一定的可配置性,適用於所有Cortex-A系列的市場應用,以前的核心只適於特定應用,如A73適合行動裝置,或A72適於伺服器。兩款新核心均採用新的DynamIQ技術,即ARM重新定義多核心處理器的架構。

ARM CPU部門行銷副總裁John Ronco說:「DynamIQ技術為Cortex-A叢集設計帶來新的改變,單一叢集現在可容納8顆完全不同的CPU核心,同時也存在不同的微處理器架構與執行方式,可以在不同電壓域與頻率下運作,並提供許多彈性。」

20170602_ARM_NT01P1 DynamIQ技術是一種打造多核心應用處理器的全新架構 (來源:ARM)

相較於ARM先前的big.LITTLE架構,較大的核心可以與較小的核心一起使用,以較小的核心來節省功耗。然而,在使用上仍有所限制,只能使用兩種大小的核心,而且必須在不同的叢集中運作,功耗與效能的設定也必須一致。

DynamIQ技術則使得大小核心能混搭運作,異質核心可在相同的叢集中共存,提供不同的配置或最佳化。它還搭載了升級的記憶體子系統,以處理不同核心內的資料流動(data flowing),以及新的特定指令集來處理AI功能。

Ronco以行動領域的中階CPU為例表示,以往可能使用相同的核心,如8顆Cortex-A53;如今,這些設置可能會轉變為1顆大核心加上7顆小核心,如1顆A75加上7顆A55。儘管這種方式可能會使晶片面積微幅增加,但卻能讓單執行緒的效能幾乎倍增,從而有助於應用程式(app)的啟動時間以及其他使用者經驗,為智慧型手機應用帶來重大改變。

ARM預期新核心的用途很廣,基於DynamIQ技術的CPU主要運用在機器學習。透過改良架構、新的微型架構功能以及軟體最佳化,ARM目標是在未來的3到5年內提升50倍的性價比,加速AI應用導入。

20170602_ARM_NT01P2 Cortex-A55的性能與前一代A53核心的比較;以ISO流程與頻率為基礎 (來源: ARM)

Ronco說:「機器學習方面可以看到許多創新的產品,但沒有一種解決方案能通用於所有的問題。機器學習方面會有許多的型態與不同的解決方案。要處理全部的工作負載,在CPU上執行的方式更有意義。DynamIQ技術能促進實現機器學習功能。」

Cortex-A55的前一代Cortex-A53是目前最廣泛被採用的64-bit CPU,從行動裝置到航空應用皆可見其蹤跡;三年內已出貨17億個晶片,超過40項授權。比起A53,新的A55核心在相同的製程節點與工作頻率下,可提供雙倍的效能,功耗更低15%,而且在配置上更為靈活彈性,也包含支援機器學習的新功能,且更具安全性與可靠性。

Ronco 說:「A53只有4核心,而支援多達8個核心的A55可容納在單叢集中。有了DynamIQ技術,這些核心可以根據不同情況做配置或最佳化,舉例來說,最佳化性能或能源效率,而且也可以有不同的快取配置。」

A75可以運用在任何市場,其優越的效能將會被廣泛運用在行動裝置、消費性電子、伺服器基礎架構與自動駕駛車市場。若以使用最新互連技術的裝置做比較,在行動裝置上,A75比起前一代的A73在單執行緒中可提升20%的效能,而在基礎設施應用上,A75的效能比A72提高了40%。」

20170602_ARM_NT01P3 Cortex-A75的性能與前一代A73的比較,以ISO流程與頻率為基礎 (來源:ARM)

Ronco說:「兩種核心都可單獨使用或是一起使用,採用big.LITTLE架構或是其他異質運算方式。由於更節能,小的核心(A55)在相同功耗下可達到更高效能。意即在big.LITTLE模式時,可以較長時間使用小核心,使整體效率提升。」

ARM投資關係副總裁Ian Thornton指出,新的母公司日本軟銀(SoftBank)對於ARM的發展有著詳細的長期規劃。這家日本集團的目標是在2035年以前,讓ARM的處理器普及於預期的1兆個物聯網(IoT)連網裝置中。

Thornton也指出,日本軟銀擁有許多網路資產,包含資料中心、電信營運商等,而且,無疑地將會達到一些綜效。日本軟銀也希望在該公司的其他應用市場採用ARM AI技術,包括消費性電子、工業、汽車和醫療保健。

Thornton提到,短期來說,ARM將會獨立運作,其營運策略與經營模式不會改變,唯一的改變是該公司的產品開發藍圖將得以加速,由於資金挹注明顯增加,ARM如今能承擔更大的風險。該公司向外擴張版圖也在計劃中:預計在英國的員工數將在未來5年內倍增,其中約有高達25%來自於對外收購。

Thornton說:「ARM約相當於日本軟銀市值的十分之一,這讓我們能自由地投資於我們所想要的部份。現在,我們的規模還很小,因此日本軟銀的大部份股東還沒注意到我們,但至少理論上,未來,ARM將是推動日本軟銀向上成長的動力之一。」

(參考原文:ARM Cores Target AI-powered Future,by Sally Ward-Foxton)