因應未來十年需求 處理器架構全面翻新

作者 : Anthea Chuang,EE Times Taiwan

未來,AI與特定運算的需求會越來越多,不僅如此,物聯網對於網路傳輸資料的安全性要求,也會只增不減。因此,處理器架構須全面翻新,才能因應未來所需…

未來,人工智慧(AI)與特定運算的需求會越來越多,不僅如此,物聯網(IoT)時代張起的大網,對於網路傳輸資料的安全性要求,也會只增不減。在這運算無所不在的時代裡,人工智慧、機器學習的運算效能會越來越高,且對於穿梭在空氣或是纜線中的資料安全,也會越來越重視。有鑑於此,Arm針對未來人工智慧、安全性與特定需求運算所需,推出全新的Armv9處理器架構。

Arm資深副總裁暨首席架構師與院士Richard Grisenthwaite表示,過去5年基於Arm架構晶片的裝置,已經出貨超過1,000億台,這也意味著基於Arm架構的晶片已大量滲透到從終端到雲端的資料傳遞週期中。未來,在資料傳輸的架構週期裡,對於具備高運算力與安全性處理器的渴望會越來高,因此,基於Armv8的成功基礎,Arm推出睽違10年的新處理器架構Armv9,進一步為實現未來3,000億顆基於Arm架構晶片備妥重要驅動力。

3,000億顆基於Arm架構晶片的數字是從過去5年Arm架構晶片普及的速度來推算的。Grisenthwaite解釋,以5年可達到出貨超過1,000億台內建Arm架構晶片裝置的速度來看,很快地無論是在終端裝置、數據網路內、或是雲端上,全球100%的共享數據都會透過Arm的技術處理。因此,為了因應這種運算無所不在的時代所需,Arm必須強化處理器的運算能力、提升效能、安全性與降低功耗,同時還需加上更多新功能,促使全新架構的Armv9於焉而生。

談到Armv9新處理器架構的特性,為了提升人工智慧/機器學習的運算能力,Armv9加入了向量延伸指令集(SVE)的進階版本SVE2。Grisenthwaite介紹,SVE2可強化在CPU上運作的5G系統、虛擬與擴增實境,與機器學習及數位訊號處理(DSP)等工作負載的處理能力;再者,隨著無所不在特定處理已成為大勢所趨,Armv9在強化特定處理的能力方面,則是透過Arm的全面運算設計方法,藉由聚焦系統層級的硬體與軟體最佳化,以及應用場景效能的提升,加速整體運算效能。

安全性:全新處理器架構的核心

事實上,各代處理器運算效能的持續提高,對IP供應商或是處理器廠商而言,已是必然的研發重點之一,但在無處不在的運算時代裡,安全性才是重中之重,因此Armv9架構也特別注重安全性的部分。Grisenthwaite指出,為了應對現在與未來最大的科技挑戰——保護全世界的數據,Armv9架構藍圖推出Arm機密運算架構(CCA)。機密運算是指在硬體架構的安全環境中執行運算,以協助保護部份使用中的程式碼與數據資料不被存取或修改,甚至具備特殊權限的軟體也無法進行存取或修改。

展望未來,更複雜的人工智慧工作負載,帶動對於安全升級與特定處理的需求。因此,處理器一方面要提升運算效能,一方面還要兼顧安全性,以及解決其他包括成本、功耗、開發難易度…等挑戰,才能開啟全新的市場和機會。Grisenthwaite強調,全新的Armv9架構將讓開發人員縮短硬體與軟體間的關鍵落差,以打造並設計出值得信賴的運算平台,並促成標準化,以協助合作夥伴在更快的產品上市時程、成本管控與打造專屬的獨特解決方案能力之間取得平衡。

本文同步刊登於EE Times Taiwan 2021年5月號雜誌

 

 

 

 

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