Arm确认v9架构不受美国出口管制，华为可获授权！新架构系10年来最大升级
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2021-04-01 16:33
资料来源：新智元、半导体行业观察等
物联网智库 整理发布
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导 读
Armv8架构发布10年之后，终于迎来全新的Armv9架构。Arm公司高管回应：华为可获授权，不受美国出口管制！
不知为何，3月的尾巴突然变成了科技圈最有意义的时段之一。除了小米造车10年大战略正式启航之外，芯片界也迎来新的“10年之约”。
昨日，Arm公司正式对外宣布推出全新的Armv9架构，这是自2011年10月推出Armv8架构近10年之后，Arm公司对其CPU架构的首次重大调整。
Arm公司表示，“未来十年，合作伙伴的出货量将超过3000亿。未来5年将有1000亿台Arm设备出货，按照目前的速度，100%的共享数据将在Arm芯片上处理，无论是在终端还是在云端。”
在过去的5年当中，Arm公司通过将芯片指令集架构授权给全球其他公司，已经实现了累计出货超过1000亿颗基于Arm架构的芯片。而Armv9架构未来不仅要给接下来两代芯片带来30%的性能提升，还将作为未来3000亿颗Arm芯片的基础，是关乎下个十年计算机技术发展的关键。
看到此处，想必大家应该越发期待Armv9架构的到来了吧。
但是，可能对国内不少用户来说，还有一个疑问萦绕心头，那就是Armv9架构到底会不会再次授权给华为公司呢？众所周知，由于美国在5G、半导体上对华为一再打压，此前曾有新闻报道Arm停止与华为的合作，虽然随即Arm负责人就在接受媒体采访时口头予以积极回应，称新架构依然可供华为使用，但不到最后仍不免引起国内的担忧。
Armv9两大核心侧重，承接3000亿芯片市场
但是，十年以来Arm芯片架构的版本却一直停留在Armv8架构，虽然基于v8架构，Arm公司针对指令集架构进行了各种更新和扩展，但毕竟没有出现过跨代际的提升。
Arm市场营销副总裁Ian Smythe表示，“新架构将在未来十年内改变我们进行计算的方式，我们将提供更高的性能，改善安全功能，并将增强工作负载功能，因为我们看到了正在发生的计算方面的转变。”
Armv9架构在兼容Armv8架构的基础上，虽然继续使用AArch64作为基准指令集，但在功能上增加了非常重要的扩展。全新Armv9架构主要包括两大核心侧重：人工智能（AI）和安全。
人工智能
Arm预测显示，2025年将有超过80亿台支持人工智能的语音辅助设备投入使用，90%或更多的设备应用程序将包含人工智能元件以及基于人工智能的界面，如视觉或语音。人工智能负载将变得无处不在，增强CPU的AI功能将变得十分紧迫。
为此，早在2016年，Arm便与富士通合作研发了可伸缩矢量扩展（SVE）技术，并首次在富士通的A64FX CPU内核中实现，成为世界上最快超级计算机富岳（Fuhaku）的核心。
但是SVE也并非完美，这个新的可变向量长度SIMD指令集的首选迭代范围相当有限，而且更多的是针对HPC工作负载，缺少了许多通用性较强的指令，而这些指令仍然被NEON（指128位SIMD单指令多数据扩展结构）所覆盖。
为解决该问题，2019年4月，Arm升级更新了针对Armv架构9的SVE2，将其作为Arm NEON技术之后新的基准。SVE2主要应用是为了加强高性能计算，使其在处理5G、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）以及图像和语音识别等机器学习（ML）工作负载时获得更大的增益。
在接下来，Arm还将进一步扩展其人工智能技术能力，除了在Mali GPU和Ethos NPU中不断增加AI的相关创新外，还将在CPU内部的人工智能矩阵乘法中进行大幅增强。矩阵乘法指令（matrix multiplication instruction）是其自身作为Armv9 CPU一项基准特性，被广泛使用的重要步骤。
Arm高级副总裁、首席架构师兼技术院士Richard Grisenthwaite表示，“机器学习可能会出现在所有事物中，可能在CPU中完成，也可能在专用处理器、神经处理器中完成。因此，如何让这些不同的组件更好地进行机器学习是很重要的事情。”
安全性
在解决全球数据面临的最大挑战——安全方面，Arm公司希望在Armv9中通过全新的机密计算架构（Confidential Compute Architecture，CAA）来解决，它通过在基于硬件的安全运行环境来执行计算，保护部分代码和数据在使用时免于被存取或修改，甚至不受特权软件的影响。
Arm CCA引入了一种新的概念——动态创建的Realms，它可以被视为对操作系统或虚拟机管理程序（Hypervisor）完全不透明的安全软件容器，以某种方式隔离代码，但有硬件支持。比如，在业务应用程序中，当商业敏感数据和代码处于使用、休息和传输状态时，Realms可以保护它们不受系统其他部分的影响。
Realms将由Realm manager来管理，后者的代码量大约是虚拟机管理程序的十分之一。此外，Arm还引入了内存标签（Memory Tagging）扩展，同样有助于消除安全问题。
Richard Grisenthwaite表示，Arm机密计算架构所做的事情是令人担忧的，因为所有的计算都是在操作系统和管理程序的计算基础架构上运行，它的代码非常复杂，一旦出现问题，很可能会引起连锁反应，因此，我们正在移除一些工作负载，让它在尽量小的代码段上运行，只有Realm Manager才能真正在运行中查看到数据。
强烈关注，能否授权华为
众所周知，Arm公司的运营模式是通过指令集架构授权的方式，让全球主要客户可以基于Arm架构设计芯片，这其中也包括了华为。目前，华为已经发布了基于Arm服务器芯片的鲲鹏920，以及基于该处理器的三款泰山服务器，另外包括麒麟芯片，以及摄像头和路由器中使用的芯片，也都基于Arm架构研发。
然而，2019年，美国将华为列入实体清单的行为导致Arm公司与华为之间的合作无奈搁浅，一时间Arm断供华为也成了外界讨论的谈资。业内人士纷纷猜测，华为虽然拥有Armv8永久架构授权，后续可以完全基于Armv8架构研发芯片，但是却无法再获得Arm未来推出新的指令集架构授权，包括新的Mali系列GPU和多媒体IP授权等。
而去年8月，美国芯片巨头英伟达收购Arm的消息，又让华为继续获取Arm授权的可能性蒙上了一层阴影。要知道，去年基于Arm架构的芯片输出达到了全球82%，即使强如华为，也几乎很难绕开Arm再辟路径，而美国企业或美国技术正是卡脖子的原因。如果Arm公司被英伟达成功收购，且不谈英伟达是否在技术上还能保持中立，至少美国政府在打压华为的筹码上又会再加一分。
虽然在美国禁令发出后，Arm公司发言人表示，Arm公司的v8和v9架构都是来自于英国的技术，并不会违反美国政府封锁华为的禁令。但这依旧让国内倍感担忧。
不过值得庆幸的是，昨天发布会后，Richard Grisenthwaite在接受中国媒体采访时明确表示，“Arm既有源于美国的IP，也有非源于美国的IP。经过全面审查后，Arm确定全新Armv9架构不受美国出口管制（EAR）的约束。Arm已经将此通知给美国政府相关部门，并继续遵守美国商务部针对华为及其附属公司海思的指导方针。”
资料来源
Arm会后访谈、PPT
1.《刚刚，Arm确认，V9架构不受美国出口管制约束》，半导体行业观察
2.《10年重大更新！对决英特尔，ARM v9架构正式发布，华为海思还有使用权吗？》，新智元
3.《ARM公布全新Armv9架构：10年最大更新、未来装备3000亿颗芯片》，机器之心
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