Arm在2018為業(yè)界又帶來了哪些驚喜？

在踏入互聯(lián)網(wǎng)時代，尤其是移動互聯(lián)網(wǎng)時代，能夠得到時代寵幸的公司并不多，其中，Arm算是一個。

而近期，Arm又針對當(dāng)下應(yīng)用潮流對于高性能處理器的需求，推出了更高性能的產(chǎn)品序列，包括移動領(lǐng)域應(yīng)用的Cortex-A76，視覺影像應(yīng)用的GPU——Mali-G76，以及針對超高清視頻處理器解決方案的Mali-V76。

更高效率的Cortex-A76

新一代Cortex-A76相對于前代（Cortex-A75）而言，同樣采用了于2017年對外發(fā)布的DynamIQ技術(shù)前提下，還采用了先進的7nm制程工藝，實現(xiàn)了35%的性能提升、40%的能效提升和4倍的機器學(xué)習(xí)運算能力。

Arm第二次應(yīng)用到Cortex架構(gòu)CPU中的DynamIQ技術(shù)，其實是Arm于2017年發(fā)布的在big.LITTLE基礎(chǔ)上演進的芯片架構(gòu)，主要針對現(xiàn)在應(yīng)用火熱的人工智能及機器學(xué)習(xí)方面的能力進行了優(yōu)化，因而也被稱為DynamIQ big.LITTLE。

相對于先前架構(gòu)，DynamIQ主要有三方面的突出能力：

1）DynamIQ允許在單一計算集群上進行大小核配置，能夠?qū)崿F(xiàn)1+3、1+7、3+5等組態(tài)（目前最多可以支持配置8核），因而可配置性提升得以進一步提升；

2）DynamIQ可以對每一個處理器進行獨立的頻率控制以及開、關(guān)、休眠狀態(tài)的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、無縫地在不同任務(wù)間切換合適的處理器；

3）DynamIQ還對內(nèi)存子系統(tǒng)進行了重新設(shè)計，可以對內(nèi)存進行更細顆粒度的管理，實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)讀取和全新的節(jié)能特性。

也因此，應(yīng)用DynamIQ的CPU更適用于能耗更高、需要快速響應(yīng)的AI應(yīng)用。

同時，此次Cortex-A76在延用前代v8.2架構(gòu)及DynamIQ技術(shù)外，其特點是采用全新的微處理器架構(gòu)，在微處理器架構(gòu)方面的改進包括提升每周期處理指令數(shù)量和更深度的內(nèi)存層級平行處理。

Arm針對圖像處理應(yīng)用的GPU開發(fā)路線

隨著AR/VR、高清手游等對圖像質(zhì)量及圖像渲染能力有高需求的應(yīng)用領(lǐng)域的興起，專用于圖像處理的GPU也開始受到關(guān)注。而Mali系列則是Arm針對這一應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)的GPU。

Arm針對GPU的開發(fā)路線可以分為三類，包括針對成本敏感型的市場的超高效GPU系列UTGARD（出于對成本的考慮，我們可能會在性能以及提供的功能方面做一些折中去優(yōu)化成本）、擁有最佳的性價比的主流GPU產(chǎn)品系列MIDGARD，以及擁有最高性能的高性能GPU系列BIFROST。

此次推出的Mali-G76則是針對高性能應(yīng)用的GPU，而作為這一代產(chǎn)品的第三個迭代產(chǎn)品，采用Bifrost繪圖架構(gòu)及7nm制造工藝，同樣在性能上擁有可觀的性能提升。

與上一代Mali-G72相比，Mali-G76有30%性能密度、30%的能源效率及2.7倍的機器學(xué)習(xí)能力的提升。高能效在帶來峰值時的性能高和功耗低同時，也意味著更長的電池續(xù)航時間。例如一款手機其他配置相同，采用G76GPU玩游戲的時長要高于采用G72GPU的手機。

Mali-V76：8K60幀的解碼性能

Arm是如何設(shè)計視頻處理器的呢？

Arm區(qū)域市場經(jīng)理王田指出，“首先，我們先指定一個具有給定性能級別的核心，并針對多個編解碼視頻標準進行優(yōu)化，分析需要支持的視頻標準，并確定哪些功能可以用硬件來實現(xiàn)，哪些功能最好放在軟件中實現(xiàn)。通過這種方式可以達到更好的軟、硬件協(xié)同的效果。然后，我們有一套硬件模塊來加速指定的通用功能，并通過路徑和硬件IP無縫協(xié)作控制這些功能，執(zhí)行指定編解碼功能。運行固件時，我們有一套專用的微處理器，提供特定的軟件控制程序，通過固件提供安卓或者Linux的驅(qū)動，這些都是基于像OpenMAX的集成層，并根據(jù)未來安卓系統(tǒng)的需求可以更新到安卓多媒體的框架。”

Mali-V76系統(tǒng)解決方案

Mali-V76系統(tǒng)解決方案的硬件支持固定的功能模塊，例如運動估計、運動補償、比特流處理、區(qū)塊濾波器、DMA、MMU引擎等。除了運動估計，Mali-V76所有固定硬件加速模塊的吞吐量提升了一倍，同時還增加了第二組的AXI總線，能達到更高的帶寬需求。

在軟件方面，Mali-V76除了支持264、265、VP9等主流視頻標準，還支持10 bit 264編解碼，支持中國廣播電視標準（例如AVS、AVS Plus）。而在軟件框架上，Mali-V76支持內(nèi)存的分配、多核之間任務(wù)調(diào)度以及更好的功耗方面的優(yōu)化。

Mali-V76性能表現(xiàn)

在性能方面，相比于上一代Mali-V61產(chǎn)品相比，Mali-V76支持8K60幀的視頻解碼，速度也是Mali-V61的兩倍；在4K 120幀解碼性能節(jié)點，在提供同樣解碼能力的同時，有40%的面積節(jié)??；在編碼質(zhì)量上，同樣的內(nèi)容和條件下，有25%的編碼質(zhì)量提升。

Mali-V76在600 GHz運行四核的時，能夠提供每秒4K 12幀的吞吐量。例如在電視墻的應(yīng)用中，Mali-V76最高可以提供16路（4×4）1080P 60幀解碼性能，或者提供4路4K 60幀的解碼性能。這就為更高畫質(zhì)VR/AR應(yīng)用體驗帶來了可能。

Project Trillium機器學(xué)習(xí)平臺

人工智能的興起及智能設(shè)備爆發(fā)式增長帶來數(shù)據(jù)量的急劇增長，而這就帶來了本地和云端的兩種數(shù)據(jù)存儲方式，本地存儲空間有限，而云端存儲又帶來了成本、安全和速度的問題，因而帶來了邊緣的概念。而邊緣進行機器學(xué)習(xí)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)遠不是一款CPU，甚至不只是CPU自身的問題，而是一個生態(tài)問題。Project Trillium則是Arm為了實現(xiàn)在邊緣的人工智能和機器學(xué)習(xí)工作負載于2018年3月推出的開發(fā)的平臺。

Project Trillium能夠為開發(fā)者提供什么呢？

Project Trillium機器學(xué)習(xí)平臺最上層是現(xiàn)在主流的機器學(xué)習(xí)的大的體系。Arm機器學(xué)習(xí)事業(yè)部技術(shù)總監(jiān) Ian Bratt稱，Arm絕對不是要和機器學(xué)習(xí)大的體系去競爭的，相反我們能夠幫助從這些系統(tǒng)的機器學(xué)習(xí)工作負載能夠在邊緣成功部署。

中間層是由Arm提供的豐富的開源軟件工具和資料庫，所有的這些軟件工具和資料庫的核心和基礎(chǔ)是Arm的演繹推理引擎——Arm NN。

最底層則是Arm硬件處理器方面產(chǎn)品，包括Arm自身的Cortex系列的CPU、Mali系列GPU產(chǎn)品以及Arm專門針對機器學(xué)習(xí)所推出的專用的芯片。

Arm機器學(xué)習(xí)專用芯片三大聚焦點

Ian Bratt還介紹了設(shè)計機器學(xué)習(xí)專用芯片的的三大設(shè)計特點。

第一，卷積處理效率的提升。由于現(xiàn)在的機器學(xué)習(xí)需要人工處理大量卷積類的工作，因而要提高整體ML的處理效率，卷積處理效率的提升是非常關(guān)鍵的一環(huán)。

第二，總體芯片功耗的降低。在芯片上進行數(shù)據(jù)傳輸所消耗的電量遠大于處理每個比特的數(shù)據(jù)本身所消耗的電量，因此要降低總體芯片功耗需要實現(xiàn)更加有效的數(shù)據(jù)移動。

第三，芯片架構(gòu)的可編程性。人工智能領(lǐng)域本身是一個全新的領(lǐng)域，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)仍在不斷地變化中，因而芯片架構(gòu)本身的可編程性也尤為重要。

小結(jié)

   Arm此次發(fā)布的三款產(chǎn)品更新主要仍然是針對移動領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)品，而更高的性能、更低的功耗以及更強大的機器學(xué)習(xí)能力是此次產(chǎn)品更新的主要能力提升，同時也是應(yīng)對市場上各類產(chǎn)品對性能、智能等需要作出的又一次突破。

除了產(chǎn)品更新之外，我們也看到Arm除了原有的生態(tài)之外，還在著力擴展自己在人工智能方面的生態(tài)。雖然巨頭廠商不斷追逐，帶有“智能”頭銜的產(chǎn)品也在迭代更新，而其實真正的智能之路其實才剛剛開始。