最近Arm推出2023 全面計算解決方案(TCS23),發(fā)布最新CPU和GPU IP等產(chǎn)品。沒有意外,高通和聯(lián)發(fā)科的下一代旗艦手機SoC將采用Arm最新的CPU架構(gòu)Cortex-X4,并且聯(lián)發(fā)科還將以最新的Arm Immortalis-G720 IP為基礎(chǔ)提升手機硬件光追的性能。Arm表示這是迄今最快的CPU和GPU,那么它們究竟有哪些提升呢?
Cortex-X4: 相比于 Cortex-X3,性能提高 15%,功耗降 40%
Cortex-X4是第四代X內(nèi)核,基于全新的Armv9架構(gòu)。得益于Armv9計算集群,處理器連續(xù)三年實現(xiàn)兩位數(shù)的性能提升,Cortex-X4也同樣如此。
與 Cortex-X3 相比,Cortex-X4 的性能提高15%,降低多達40%的功耗,而面積僅增加10%,Arm 中國區(qū)業(yè)務(wù)全球副總裁鄒挺表示,這是Cortex-X系列處理器中,在每平方毫米的性能方面最出類拔萃的產(chǎn)品。
處理器的性能提升將帶來更快速的即時應(yīng)用響應(yīng),更流暢的網(wǎng)頁瀏覽體驗,在3A 級游戲、全天候生產(chǎn)力、后臺任務(wù)等方面帶給用戶直觀感受。
除了Cortex-X4超大核之外,Arm全新的大核處理器 Cortex-A720 和全新小核 Cortex-A520,與其上一代相比在能效方面都提高了20%。Cortex-A720 是業(yè)界主流的 CPU IP,主打高性能,可提高持續(xù)性能,是新CPU集群的核心主力。而Cortex-A520主打低功耗,是最出眾的的高效性能核心。為了完善CPU 集群,Arm還推出了全新DSU-120 ,專門為了滿足高要求的多線程用例而設(shè)計。
GPU——Immortalis-G720 :相比于 Immortalis-G715 ,性能和能效分別提高15%,系統(tǒng)級效率躍升 40%
此次發(fā)布的基于第五代架構(gòu)的 GPU——Immortalis-G720,可帶來15%的性能提升,減少多達 40%的內(nèi)存帶寬用量,有助于實現(xiàn)更出色且持久的幀率,最終帶來更高質(zhì)量的圖形,實現(xiàn)更扣人心弦的視覺感受。在相同的配置下,相較于前一代產(chǎn)品,Immortalis-G720 的性能提高15%,而面積僅增加2%。而前一代產(chǎn)品已經(jīng)證實在面積效率方面勝出相近競品高達 20%。
鄒挺表示,這是 Arm 有史以來效率最高的GPU架構(gòu),在設(shè)計時還兼顧了CPU和系統(tǒng)。該架構(gòu)重新定義了部分圖形管道,顯著減少了內(nèi)存帶寬,從而讓總體系統(tǒng)效率與功耗優(yōu)化高達 14%。延遲頂點著色 (DVS) 的引入重新定義了GPU中的圖形數(shù)據(jù)流,并將成為未來圖形和幾何復(fù)雜工作負載的關(guān)鍵,有助于合作伙伴擴展內(nèi)核數(shù)量,并在未來達到更高的性能水平。
Arm 全新的GPU架構(gòu)使下一代游戲和實時3D應(yīng)用成為可能,讓游戲體驗更順暢,并讓復(fù)雜的PC 端和游戲主機體驗在移動設(shè)備上實現(xiàn)。現(xiàn)在,游戲玩家喜歡的游戲可以通過更高幀率和經(jīng)優(yōu)化的高動態(tài)范圍成像技術(shù) HDR運行,帶來更逼真的體驗感,此外建筑師可以在現(xiàn)場直接通過建筑物實時 3D 效果圖將計算機輔助設(shè)計 CAD 規(guī)劃變?yōu)楝F(xiàn)實。
基于臺積電N3E先進工藝,完成業(yè)內(nèi)首個 Cortex-X4 流片
實現(xiàn)芯片的高效能離不開工藝的調(diào)優(yōu)。Arm宣布目前已經(jīng)在臺積電N3E先進工藝上順利完成了業(yè)內(nèi)首個 Cortex-X4 的流片。鄒挺也表示,Arm和臺積電共同為 Arm Cortex-X4 內(nèi)核打造定制 IP,為充分利用制程工藝和處理器帶來的PPA 優(yōu)勢做好準備。這項合作為未來奠定了基礎(chǔ),通過設(shè)計分區(qū)和利用先進的封裝技術(shù),一同協(xié)作提高系統(tǒng)性能和能效。
鄒挺談到隨著制程工藝的結(jié)合,將達到比上一代多的額外頻率。通過提高處理器每時鐘指令,來獲得15%的性能提升。同時,降低功耗的關(guān)鍵之一是清楚地了解如何利用額外的 IPC,在更低的工作和電壓點去運轉(zhuǎn),從而實現(xiàn)40%的能耗降低。
在系統(tǒng)優(yōu)化方面,全新第五代 GPU 架構(gòu)具有 DVS 功能,有助于優(yōu)化系統(tǒng)級緩存的使用,同時新的 CPU 集群提供更多的 DSU 電源模式,以支持更高效地使用更大的 L3 緩存,并減少外部 DRAM 流量,從而實現(xiàn)性能更佳、效率更高的 SoC。在2023 全面計算解決方案中,在新版 CI-700 中引入了許多創(chuàng)新技術(shù),進一步縮小了芯片面積。并將互連產(chǎn)生的延遲降低了 25%,同時優(yōu)化了空閑電源,在不影響電池續(xù)航時間的前提下,實現(xiàn)了杰出的系統(tǒng)性能表現(xiàn)。
MTE 功能有助內(nèi)存安全
Arm 的內(nèi)存標記擴展MTE 功能,支持開發(fā)者在應(yīng)用部署前后,都能檢測和避免內(nèi)存安全漏洞,為用戶提供功能安全及信息安全的數(shù)字體驗。通過 Armv9 架構(gòu)的 CPU,Arm提供的MTE 功能能夠消除占所有軟件漏洞中 70% 的內(nèi)存安全漏洞。
當前,企業(yè)和消費者市場都部署了相關(guān)解決方案。手機廠商榮耀最近宣布將向開發(fā)者提供支持 MTE 的設(shè)備。而作為潛心致力于保護隱私和安全的優(yōu)秀短視頻平臺,快手也將進一步借助該技術(shù)優(yōu)化改進其開發(fā)流程,為 3.6 億日活用戶帶來更好的用戶體驗。
適應(yīng)生成式AI應(yīng)用
兩周前,Google I/O 大會重點強調(diào)考慮把生成式 AI 引入到安卓生態(tài)系統(tǒng),不久前,微軟的 Build 開發(fā)者大會也在談到把這些引入 Windows 11,從而讓 Windows 的用戶體驗有進一步的提升。顯然,生成式 AI 和大型語言模型是一個新興領(lǐng)域。
在采訪中Arm 高級副總裁兼終端事業(yè)部總經(jīng)理Chris Bergey談及他對生成式AI發(fā)展的看法,他說我們認為大型語言模型將塑造計算的未來,這意味著需要進一步提升AI方面的工作負載,而Arm 在這方面有非常深厚的儲備,Arm CPU 和 GPU 的性能提升帶動了 AI 處理能力大約每兩年便會翻一番。
他進一步表示,Arm 正在通過相關(guān)工作以確保 AI 可以很好地在 Arm 架構(gòu)上運行。我們相信未來將是一個比較混合(hybrid)的環(huán)境,大型語言模型在云端運行,但考慮到智能手機或其他計算設(shè)備上本地運行 AI 的隱私和能源效率等問題,用戶可以更愿意在設(shè)備本機上運行較小的模型,如安卓。
Arm將繼續(xù)推進對開源軟件庫Arm NN 和 Arm Compute Library 的支持,以便那些以世界上部署最多的平臺 (即 Arm) 為目標的開發(fā)者能夠繼續(xù)利用類似 Chat GPT 或大型語言模型的應(yīng)用程序來開發(fā)他們的應(yīng)用。
自今年年初以來,Arm NN 和 Arm Compute Library 已在安卓平臺上面向 Google Apps 開放,目前擁有超一億的日活用戶。明年年初,這些 Arm 技術(shù)庫將通過谷歌移動服務(wù)向第三方應(yīng)用程序的安卓開發(fā)者開放訪問。將進一步助力開發(fā)者優(yōu)化運行在 Armv9 CPU 和 Arm GPU 的機器學習工作負載,并預(yù)計未來的發(fā)展速度將會更快。
小結(jié):
聯(lián)發(fā)科已明確表示,Arm的2023 年 IP 極具創(chuàng)新力,Cortex-X4、Cortex-A720以及Immortalis-G720 為下一代天璣旗艦移動芯片奠定了良好的基礎(chǔ),我們將通過突破性的架構(gòu)設(shè)計與技術(shù)創(chuàng)新提供令人驚嘆的性能和能效。MediaTek 天璣移動芯片將結(jié)合 Arm 的先進技術(shù),為用戶開啟移動新體驗,帶來更快的多任務(wù)處理、更出色的游戲與長續(xù)航表現(xiàn)。
可以肯定的是,Arm 2023 全面計算解決方案(TCS23)將帶來旗艦智能手機性能的極大躍升。同時,Arm也透露正在加大投入下一代核心IP包括Krake GPU 和 Blackhawk CPU等,持續(xù)推進Arm全面計算解決方案的演進。
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