ARMv9重大更新升級,華為海思麒麟影響多大,能否獲授權(quán)指令集使用?

我們每天使用的手機(jī)都是基于ARM指令集的處理器，其中蘋果A14處理器，驍龍888處理器，華為海思的麒麟9000處理器等. ARM推出ARMv9指令集，官方稱之為過去10年最重要的創(chuàng)新，提高安全性，增強(qiáng)矢量計算、機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)字信號處理，同時不斷提高處理器性能, 搭載ARMv9處理器的芯片最早將于2021年底上市。然而，華為海思能否使用這個ARMv9版呢？

華為是否可用？

此外，很多人非常關(guān)心一個問題，那就是華為還能不能使用ARMv9？

對于這個問題，在今天下午的Arm Vision Day中國溝通會上，ARM官方人員透露了重要信息:

ARM既有源于美國的IP，也有非源于美國的IP。經(jīng)過全面的審查，ARM確定其ARMv9架構(gòu)不受美國出口管理條例(EAR)的約束。ARM已將此通知美國政府相關(guān)部門，我們將繼續(xù)遵守美國商務(wù)部針對華為及其附屬公司海思的指導(dǎo)方針。

由于美國的霸權(quán)行為，目前華為先進(jìn)芯片已經(jīng)無法獲得代工支持了，但是對應(yīng)后續(xù)芯片的研發(fā)華為應(yīng)該不會放棄。目前華為最新的移動處理器是麒麟9000，基于Armv8 的 A77架構(gòu)。因為華為早已購買了Armv8架構(gòu)，所以基于此架構(gòu)的A78、X1架構(gòu)華為依然可用。但是華為是否可用最新的基于Armv9架構(gòu)？

早在2019年9月25日，ARM全球負(fù)責(zé)芯片授權(quán)的IP產(chǎn)品事業(yè)群總裁熱內(nèi)·哈斯（Rene Haas）曾明確表示，華為和海思是ARM的長期合作伙伴，后續(xù)的芯片架構(gòu)都可以授權(quán)給華為海思。哈斯表示，在2019年5月美國政府將華為列入實體清單后，ARM對公司產(chǎn)品進(jìn)行了厘清，目前有了一個明確結(jié)論，即無論是目前的V8架構(gòu)，還是后續(xù)新的芯片架構(gòu)，都是基于英國技術(shù)開發(fā)，不會受美國出口管制影響，可以授權(quán)給華為海思。由此看來只要ARM沒有被美國公司英偉達(dá)所收購的化，Armv9架構(gòu)授權(quán)給華為還是應(yīng)該問題不大的。

ARM公布Armv9架構(gòu)

今日，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(jìn)行各種更新和擴(kuò)展。該公司表示，本次 v9 架構(gòu)旨在為移動端設(shè)備、計算機(jī)和服務(wù)器提供更強(qiáng)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(diǎn)，分別是 AI、矢量和 DSP 性能改進(jìn)、安全性。在具體細(xì)節(jié)上，Armv9 架構(gòu)沿用 AArch64 基準(zhǔn)指令集，并在功能方面添加了一些非常重要的擴(kuò)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(kuò)展進(jìn)行軟件層面的基準(zhǔn)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)未來 10 年的 CPU 計算平臺奠定了基礎(chǔ)。

Armv9 架構(gòu)新特征

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

DSP、ML 和 xR 工作負(fù)載的擴(kuò)展矢量處理。

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(kuò)展 2（SVE2）作為 ARM NEON 技術(shù)之后新的基準(zhǔn)。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(qiáng)現(xiàn)實（AR）以及圖像和語音識別等機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）任務(wù)負(fù)載時具有很大增益。

ARM 認(rèn)為，未來幾年，ML 工作負(fù)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(yùn)行 ML 工作負(fù)載，但其中的大多數(shù)仍會選擇采用在 CPU 上運(yùn)行的更小范圍的 ML 工作負(fù)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(zhǔn)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(jī)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(jī)管理程序依然存在，但只負(fù)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(jī)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(rèn)域管理器是否可以信任，這對于傳統(tǒng)虛擬機(jī)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(jī)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。

使用域的簡單和復(fù)雜示例。

使用域的好處在于極大地減少了設(shè)備上運(yùn)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(biāo)簽（Memory Tagging）擴(kuò)展，同樣有助于消除安全問題。

ARM 引入的內(nèi)存標(biāo)簽擴(kuò)展。

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。

責(zé)編：editorAlice