Armv9 是 Arm 針對未來人工智慧、安全性與特定運算需求的解決方案

Arm（安謀）推出 Arm®v9 架構，以因應全球與日俱增的對安全性、人工智慧（AI）與無所不在的特定處理的需求。Armv9 立足於 Armv8 的成功基礎，是十年來首次推出的全新 Arm 架構；如今 Armv8 在所有需要使用運算的地方，驅動著每瓦的最佳效能。
 
Arm 執行長 Simon Segars 表示：「我們在展望由 AI 定義的未來時，必須鞏固尖端運算的基礎，以因應即將到來的獨特挑戰。」他說：「Armv9 正是解決方案。它將成為接下來 3,000 億顆基於 Arm 架構晶片的先驅。這些晶片將由來自對於普遍、特定、安全與強大處理力的需求所驅動，同時建構在通用運算的經濟效益、設計自由度與容易取用等特性上。」
 
基於 Arm 架構的晶片出貨量持續攀升，過去五年來已經出貨超過 1,000 億個基於 Arm 架構晶片的裝置。依目前的速度推估，不管是在終端裝置、數據網路內，或是雲端上，全球 100% 的共享數據很快的都將藉由 Arm 的技術來處理。上述這種無所不在的運算使 Arm 責無旁貸，必須在 Armv9 架構上推出具備更高安全性、更佳效能，以及其他全新功能。隨著 AI、物聯網與 5G 在全球的強勁發展，Armv9 將加速從通用運算轉為特定運算的應用。

安全性：運算最大的挑戰

為了面對當今最大的科技挑戰－亦即保護全世界的數據，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不被存取或修改，甚至特殊權限軟體也無法如此。
 
Arm CCA 將導入動態設置機密領域的概念，讓所有應用程式皆能在非安全與安全世界中使用。例如，在商業應用裡，機密領域可以在系統中保護使用中、閒置與傳輸中的具商業敏感性的數據與程式碼。Pulse 近期的調查顯示，超過 90% 的企業決策者表示，若企業具備機密運算，將能降低在安全方面投入的成本，轉而大幅提高對工程創新研發的資源。
 
微軟 Azure Edge 與平台事業部企業副總裁暨技術長 Henry Sanders 表示：「我們無法以一體適用的解決方案，應對從終端到雲端越來越複雜的使用場景。」他指出：「因此，異質運算變得越來越無所不在，而它也需要硬體與軟體開發人員間更大的綜效。Arm 與微軟密切合作開發出來的 Armv9 機密運算功能，即是一個很好的硬體與軟體展現綜效的實例。Arm 具有獨特的地位，能在生態系核心加速異質運算，並在驅動數十億個裝置的架構平台上促進開放創新。」

AI 需要特定及可擴充的解決方案

AI 工作負載具有無所不在且範圍廣泛的特性，因此需要更多元與特定的解決方案。到 2020 年代中期，全球預計將有超過 80 億個正在使用且具備 AI 功能的語音助理裝置，且 90% 或更多的終端裝置應用將包含 AI 元素以及基於 AI 的介面，如視覺或語音。
 
為了對應這個需求，Arm 與富士通合作並研發可擴展的向量延伸指令集（SVE）技術，該技術成為全球速度最快的超級電腦富岳的核心。在 SVE 的基礎上，Armv9 將包含這些延伸指令集的進階版本 SVE2，以便在廣泛的應用情境中，實現強化機器學習（ML）與數位訊號處理（DSP）能力。
 
SVE2 可強化在 CPU 上運行的 5G 系統、虛擬與擴增實境，與機器學習等工作負載的處理能力，例如影像處理與智慧家庭應用。在未來幾年內，Arm 將大幅強化 CPU 內部的矩陣乘法能力，進一步擴展 Arm 的 AI 技術能力，同時持續推動在 Mali™ GPU 與 Ethos™ NPU 的 AI 創新。

透過系統設計讓效能極大化

在過去五年間，Arm 架構每年為 CPU 提供的效能提升都超越業界平均速度。Arm 也將在 Armv9 世代維持這樣的速率，預計未來兩代的行動與基礎架構 CPU，都將有超過 30% 的效能提升。
 
然而，隨著產業從通用運算朝向無所不在的特定處理發展，每年兩位數的 CPU 效能提升已經不夠。除了強化特定處理能力，Arm 的全面運算設計方法藉由聚焦系統層級的硬體與軟體優化以及 應用場景效能的提升，加速整體運算效能。
 
藉由將全面運算的設計原理應用到針對汽車、終端、基礎架構與物聯網解決方案的所有 IP 產品組合，Armv9 系統層級技術將橫跨所有 IP 解決方案，並優化個別 IP 的表現。此外，Arm 也正在開發多項技術，以提升頻率、頻寬、快取大小並降低記憶體延遲，極大化基於 Armv9 架構的 CPU 效能。

為下個十年的運算勾勒特殊願景

Arm 資深副總裁暨首席架構師與院士 Richard Grisenthwaite 表示：「更複雜的 AI 工作負載要求，帶動了對於安全升級與特定處理的需求，這將成為開啟全新市場和機會的關鍵。」他指出：「Armv9 將讓開發人員縮短硬體與軟體間的關鍵落差，以打造並設計出未來值得信賴的運算平台，同時促成標準化，來協助我們的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。」