Arm v9的牙膏挤出来了，超大核机器学习性能x2，小核4年来终于更新

梦晨 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

Arm v9架构，可以说是10年以来最大的升级。

在上月发布服务器端的Neoverse V1与N2平台之后，消费端的首批CPU终于亮相。

包括Cortex-X2超大核、Cortex-A710大核以及Cortex-A510小核，分别取代X1、A78和A55。

值得一提的是，小核系列上一次更新还是在2017年。

超大核X2和小核A510已经完全基于64位指令集，只有A710还兼容32位。

Arm说这是专为中国移动端市场保留的，因为只有中国还保留着大量32位的手机App。

Arm要在2023年前彻底抛弃32位，App开发商们，再不升级就要被淘汰了。

大中小核完整方案

去年开始，Arm让A系列继续保持PPA (性能、功耗、面积)的设计理念。

大核A700系列将优先用于持续的主力多核负载，小核A500系列负责效率优先的轻型和后台任务。

而超大核X系列被允许在尺寸和功率上继续增长，以达到更高的单核性能和应对突发的工作负载。

下面来看看这次牙膏到底挤出了多少吧。

超大核X2：机器学习性能翻倍

X2与X1相比，机器学习性能则直接翻倍，在整数运算上性能也提高了16%。

具体的改进方面包括：

分支预测(Branch Prediction)与提取指令(Fetch)解耦，可有效减少MPKI(每千条指令失误)

调度阶段的指令周期从2个减少到1个，从而使总周期从11个减少到10个。

Arm表示，尽管这种变化会增加工程上的难度，以及有增加功耗和面积的代价，但相比于性能大幅提升来说还是值得的。

ROB(重新排序缓冲区)增加30%，提高乱序执行能力。

支持SVE2可伸缩矢量扩展，让开发人员减少代码编写和调试难度。

除了用于高端手机外，超大核X系列还将用在笔记本等大屏幕计算设备上。

大核A710：效率提升30%、性能10%

A710将继续维持性能与效率之间的平衡，有着与X2类似的改进分支预测、缩减指令周期以及支持SVE2等设计。

特别之处在于，将Macro-OP缓存的宽度从A78的6缩减到5，主要是出于功耗、效率方面的考量。

另外还有一些改进，使CPU核心、DSU及内存之间通讯效率更高。

小核A510：4年来首次更新，可以合并核心

小核系列将继续使用顺序执行(In-order Execution Flow)，这与苹果M1的效率核心Icestorm采用的乱序执行流程不同，Arm表示这种设计是最省电的。

此外最大的改动是可以将两个核心合并在一起，再进一步组成集群。

这样做可以减少面积，L2缓存、L2 TLB等可以在合并核心中共享。

由于跨越了4年，A510的性能提升与上代A55相比较大，在35%到62%之间。

可配置的集群方式

所有这些CPU都可以通过全新的DynamIQ共享单元DSU-110以不同的CPU集群配置结合在一起。

新的DSU-110支持最高16MB的L3缓存，允许多达8个Cortex-X2内核集群。

这种可配置的集群方法可以满足从高端智能手机和笔记本电脑，到数字电视和可穿戴设备的不同市场需求。

新的CPU出现在市场上还需要一段时间，高通等芯片提供商一般在年底发布新产品。

所以Arm v9架构的手机、笔记本等产品，将会在2022年能见到。

华为或转投RISC-V

目前，英伟达与Arm的400亿美元收购案仍在进行，Arm v9架构最终能否授权给华为还未可知。

Arm v9的发布页面文末的合作伙伴中，有小米、OPPO、Vivo等国产厂商的寄语，其中却没有出现华为。

华为方面也在积极寻找替代方案，华为海思最新公布的鸿蒙开发版Hi3861。

虽然华为没有明确透露主芯片的型号，但其开发环境要求中需要用到RISC-V相关工具。

RISC-V是一款完全开源的指令集架构，采用宽松的BSD协议，企业可免费使用，并添加自有指令集拓展而不必开放共享。

参考链接：
[1]https://community.arm.com/developer/ip-products/processors/b/processors-ip-blog/posts/first-armv9-cpu-cores
[2]https://www.anandtech.com/show/16693/arm-announces-mobile-armv9-cpu-microarchitectures-cortexx2-cortexa710-cortexa510/6
[3]https://device.harmonyos.com/cn/docs/start/introduce/oem_quickstart_3861_build-0000001054781998