對于全新的 Armv9 架構(gòu)，ARM 公司 CEO 西蒙 · 塞加斯(Simon Segars)表示，「v9 架構(gòu)將提升安全性和信任度，并為未來十年的計算機技術(shù)奠定基礎(chǔ)?！?/p>

　　ARM 公司正式宣布推出全新的 Armv9 架構(gòu)，這是自 2011 年 10 月推出 Armv8 架構(gòu)近十年之后，該公司對其 CPU 架構(gòu)的首次重大調(diào)整變革。多年來，ARM 公司一直對指令集架構(gòu)進行各種更新和擴展。該公司表示，本次 v9 架構(gòu)旨在為移動端設(shè)備、計算機和服務(wù)器提供更強的算法支持。

　　Arm 架構(gòu)的發(fā)展歷程。

　　全新的 Armv9 架構(gòu)有三個側(cè)重點，分別是 AI、矢量和 DSP 性能改進、安全性。在具體細節(jié)上，Armv9 架構(gòu)沿用 AArch64 基準指令集，并在功能方面添加了一些非常重要的擴展，從而確保 ARM 公司增加架構(gòu)編號，并針對 v9 架構(gòu)新特征以及多年來發(fā)布的各種 v8 架構(gòu)擴展進行軟件層面的基準重定。

　　據(jù) ARM 公司表示，未來 Armv9 架構(gòu)將裝備在 3000 億顆 ARM 芯片中。并且，按照現(xiàn)有發(fā)展速度，預(yù)計未來五年內(nèi) ARM 設(shè)備的出貨量將超過 1000 億臺。

　　但遺憾的是，ARM 并沒有透露首款基于 Armv9 架構(gòu)的新芯片的具體發(fā)布時間，想必還需要等待一段時間。

　　Armv9 架構(gòu)新特征

　　全新 Armv9 架構(gòu)主要有三項側(cè)重點：AI、矢量和 DSP 性能改進以及安全性。首先來看 DSP 和 AI 性能。

　　對于開發(fā)者和用戶而言，全新 Armv9 兼容性 CPU 的最顯著特征是將可伸縮矢量擴展 2(SVE2)作為 ARM NEON 技術(shù)之后新的基準。SVE2 發(fā)布于 2019 年 4 月，旨在加速高性能計算，在處理 5G、虛擬現(xiàn)實(VR)和增強現(xiàn)實(AR)以及圖像和語音識別等機器學(xué)習(xí)(ML)任務(wù)負載時具有很大增益。

　　ARM 認為，未來幾年，ML 工作負載將變得越來越普遍。相應(yīng)地，任何以性能或功耗為中心的設(shè)備需要在專用加速器上運行 ML 工作負載，但其中的大多數(shù)仍會選擇采用在 CPU 上運行的更小范圍的 ML 工作負載。

　　矩陣乘法指令(matrix multiplication instruction)是關(guān)鍵所在，是其自身作為 Armv9 CPU 一項基準特性被廣泛使用的重要步驟。

　　安全性

　　ARM 希望通過全新的保密計算架構(gòu)(Confidential Compute Architecture, CCA)來解決安全性問題。為此，ARM 引入一種新的概念——域(realms)，它可以被視為對操作系統(tǒng)(OS)或虛擬機管理程序(hypervisor)完全不透明的安全容器執(zhí)行環(huán)境。雖然虛擬機管理程序依然存在，但只負責(zé)資源調(diào)度和分配任務(wù)。

　　此外，域還將由新實體「域管理器」(realm manager)來管理，域管理器的代碼量大約是虛擬機管理程序的 1/10。

　　Armv9 采用的 CCA 架構(gòu)。

　　域內(nèi)的應(yīng)用將能夠驗證并確認域管理器是否可以信任，這對于傳統(tǒng)虛擬機管理程序而言是無法實現(xiàn)的。ARM 并沒有深入地介紹是什么在操作系統(tǒng)和虛擬機管理程序的域和非安全區(qū)域之間造成了這種隔離(separation)，但聽起來像是硬件支持的地址空間無法實現(xiàn)彼此之間的交互。

　　使用域的好處在于極大地減少了設(shè)備上運行的應(yīng)用的信任鏈，同時操作系統(tǒng)也對安全問題變得非常透明。此外，ARM 還引入了內(nèi)存標簽(Memory Tagging)擴展，同樣有助于消除安全問題。

　　最后，ARM 表示，在未來的兩次芯片迭代中，Armv9 架構(gòu)將會帶來 30% 的性能提升。