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| 本文作者： 包永剛 | 2022-06-30 16:45 |
Arm正在模糊虛擬和現(xiàn)實(shí)的界限，連發(fā)布會(huì)的開(kāi)場(chǎng)也開(kāi)在虛擬世界，移動(dòng)設(shè)備離元宇宙將越來(lái)越近。
雷峰網(wǎng)消息，本周Arm發(fā)布最新的面向移動(dòng)端的計(jì)算產(chǎn)品組合，包括兩款CPU（高性能Cortex-X3、高效性能Cortex-A715），三款GPU（Immortalis G715、Mali-G715、Mali-G615）。
最值得一提的旗艦級(jí)GPU產(chǎn)品Arm Immortalis（中文意思“不朽”），這是Arm GPU的全新系列，Immortalis G715也是Arm首款移動(dòng)端支持硬件光線追蹤（Ray Tracing）的GPU。當(dāng)然，也是Arm能夠?qū)⒁苿?dòng)設(shè)備作為元宇宙入口的關(guān)鍵。
GPU實(shí)現(xiàn)新的里程碑，Arm在市場(chǎng)上最有優(yōu)勢(shì)的移動(dòng)CPU產(chǎn)品中，性能與功耗的平衡被放在了更重要的位置。
不過(guò)，要滿足游戲、元宇宙、AI等對(duì)于計(jì)算不斷提升的需求，還是需要CPU、GPU等組合的異構(gòu)計(jì)算。因此，Arm在今年同樣強(qiáng)調(diào)全面計(jì)算解決方案（TCS22），TCS22相比上一代能夠?qū)崿F(xiàn)28%的性能提升，16%的能耗降低。
更有意思的是，從Arm透露的產(chǎn)品路線圖看，Arm已經(jīng)準(zhǔn)備好沖入元宇宙的時(shí)代。
硬件光線追蹤進(jìn)入移動(dòng)終端
GPU并非Arm的傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)，但其在移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)依舊具有強(qiáng)大的市場(chǎng)統(tǒng)治力，Arm Mali GPU 出貨量已超過(guò) 80 億顆。因此，Arm推出硬件級(jí)別光線追蹤移動(dòng)GPU，對(duì)于移動(dòng)市場(chǎng)光線追蹤生態(tài)的發(fā)展，和光追的普及將具有重要價(jià)值。
Arm 高級(jí)副總裁兼終端事業(yè)部總經(jīng)理 Paul Williamson直言，Arm推出的全新旗艦級(jí)GPU 產(chǎn)品Immortalis，是為了滿足移動(dòng)應(yīng)用與游戲?qū)τ谟布c性能的新需求。
過(guò)去幾年間，無(wú)論是高通、聯(lián)發(fā)科這樣的移動(dòng)SoC提供商，還是小米、OPPO、vivo等手機(jī)OEM，都看準(zhǔn)了手游市場(chǎng)的機(jī)會(huì)，將提升GPU以及游戲體驗(yàn)作為賣(mài)點(diǎn)。手機(jī)上可以玩越來(lái)越多視覺(jué)效果出色的3A游戲。
游戲之外，AR、VR、MR，以及元宇宙都對(duì)視覺(jué)體驗(yàn)提出了更高要求。
顯然，無(wú)論是桌面端還是移動(dòng)端GPU都需要邁向下一個(gè)階段，而Arm Immortalis無(wú)論從命名還是性能都是面向新時(shí)代的產(chǎn)品。
Immortalis傳承了Mali GPU的技術(shù)積累，相比上一代Mali-G710，Immortalis-G715性能提升15%，能耗節(jié)省15%，機(jī)器學(xué)習(xí)性能提升2倍，是Arm迄今為止性能最強(qiáng)的GPU。
高性能會(huì)同時(shí)帶來(lái)功耗的挑戰(zhàn)，對(duì)于使用電池供電的移動(dòng)設(shè)備，對(duì)功耗又極其敏感，如果不能控制好功耗，就無(wú)法帶來(lái)良好體驗(yàn)。對(duì)此，Paul Williamson表示，Arm 的光線追蹤單元只占用了約 4% 的著色器核心面積，僅耗費(fèi)非常小幅的功耗，就能在相關(guān)領(lǐng)域帶來(lái)3倍性能提升。
圖中左側(cè)為未開(kāi)啟光線追蹤，右側(cè)為開(kāi)啟光線追蹤
Arm也給出了基于其光線追蹤GPU的效果展示，以及峰值性能及FPS/W性能。據(jù)悉，Arm的光線追蹤實(shí)現(xiàn)是基于標(biāo)準(zhǔn)的 Vulkan API，開(kāi)發(fā)者的可及性非常高。
除了支持硬件光線追蹤的Immortalis GPU，Arm還同時(shí)推出了Mali-G715和Mali-G615，Mali G715相比Immortalis-G715主要的差別是不支持硬件光線追蹤，只有7-9個(gè)著色器內(nèi)核（Immortalis-G715有10-16個(gè)）。
定位高端的Mali-G615（去年推出的Mali-G610的更新產(chǎn)品）的著色器內(nèi)核數(shù)量為1-6個(gè)。2022推出的新款GPU均具備的可變速率著色 (Variable Rate Shading) 圖形功能，能夠在降低能耗的同時(shí)，提升游戲性能。
相比GPU支持硬件光線追蹤的亮點(diǎn)，Arm的CPU產(chǎn)品更新就缺乏亮點(diǎn)。
CPU性能提升同時(shí)更關(guān)注能效
2021年，Arm推出了面向新十年的Armv9架構(gòu)，并推出了首代基于新架構(gòu)的一系列CPU產(chǎn)品。去年，Arm預(yù)計(jì)，新一代架構(gòu)Armv9將保持超過(guò)業(yè)界CPU性能提升的速度，未來(lái)兩代移動(dòng)和基礎(chǔ)設(shè)施CPU的性能提升將超過(guò)30%。
今年推出的全新Arm Cortex-X3，與最新款的安卓旗艦智能手機(jī)（運(yùn)行的上一代Cortex-X2的SoC）相比，性能提升25%，與主流筆記本電腦處理器（Intel Core i7 1260p 28w）相比，性能提升了34%。
作為Arm移動(dòng)端的性能標(biāo)桿，也是定制CPU項(xiàng)目，Cortex-X3進(jìn)行了一系列的技術(shù)升級(jí)，解碼器每周期指令從5個(gè)提升到6個(gè)，亂序執(zhí)行窗口從288提升到320個(gè)，整數(shù)ALU單元從4個(gè)提升到6個(gè)，L2緩存容量也從512KB提升到了1MB。
性能提升的同時(shí)，Cortex-X3的功耗表現(xiàn)應(yīng)該也會(huì)成為今年旗艦安卓手機(jī)關(guān)注的焦點(diǎn)。
將被更廣泛使用的新一代CPU是專(zhuān)注于高效性能的Arm Cortex-A715，與上一代Cortex-A710 相比，性能僅提升5%，能效提升 20%，可以媲美Cortex-X1的性能。
為了兼顧能效表現(xiàn)，Cortex-A715的CPU集群采用了基于大小核 (big.LITTLE) 的配置。
另外，去年推出的Armv9架構(gòu)高效小核CPU Arm Cortex-A510也迎來(lái)更新，性能不變的同時(shí)將功耗降低5%，并且更新版的DSU-110所支持的CPU集群內(nèi)核數(shù)增加50%，實(shí)現(xiàn)了不同等級(jí)消費(fèi)級(jí)設(shè)備的可擴(kuò)展性。
從Arm在Cortex-A715中引入大小核配置提高能效，以及更新版Cortex-A510降低功耗，都表明Arm移動(dòng)端CPU目前在性能和功耗的平衡中所面臨的巨大挑戰(zhàn)，這也是手機(jī)SoC設(shè)計(jì)公司和手機(jī)OEM都希望Arm能夠提升的部分。
Paul Williamson告訴雷峰網(wǎng)(公眾號(hào)：雷峰網(wǎng))，“性能和功耗要做好平衡，涉及到的因素非常多。我們與合作伙伴共同致力于在芯片以及SoC設(shè)計(jì)兩方面做出最佳的選擇。同時(shí)，我們也與操作系統(tǒng)廠商和其他軟件生態(tài)系統(tǒng)的伙伴合作，確保軟件開(kāi)發(fā)能夠充分利用整個(gè)系統(tǒng)的資源。”
Arm沖向元宇宙
從2021年開(kāi)始，Arm就更加強(qiáng)調(diào)全面計(jì)算的重要性。
Paul Williamson指出，“Arm全面計(jì)算解決方案專(zhuān)注于設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展性，這也是我們能通過(guò)GPU的配置 ，滿足廣泛應(yīng)用的需求。例如，我們可以使用少量的核心數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)非常高效和緊湊的設(shè)計(jì)，也可使用大量的核心數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)終極的視覺(jué)體驗(yàn)。在 CPU 集群中，我們可以采取類(lèi)似的方法，針對(duì)每個(gè)應(yīng)用采用不同的 CPU并進(jìn)行不同的配置。”
CPU、GPU、AI加速器組合的異構(gòu)計(jì)算正變得越來(lái)越重要，Arm面向未來(lái)十年，也正在規(guī)劃全新的產(chǎn)品線進(jìn)一步提升其全面計(jì)算產(chǎn)品組合。
Paul Williamson透露，Arm在大核 CPU 產(chǎn)品線中我們有新的項(xiàng)目Hunter和Chaberton，GPU產(chǎn)品線有Titan和Krake。同時(shí)還在投資系統(tǒng) IP，以確保低延遲的內(nèi)存路徑和系統(tǒng)級(jí)緩存性能。
想要將計(jì)算和應(yīng)用推向新的時(shí)代，軟件生態(tài)和開(kāi)發(fā)者也不可缺少。開(kāi)發(fā)者可及性方面，Arm在不斷提升Arm計(jì)算庫(kù)和Arm NN框架，確保開(kāi)發(fā)者能訪問(wèn)硬件性能。Arm也在持續(xù)提升安全性能。
其中非常值得關(guān)注的是應(yīng)用程序轉(zhuǎn)向64位，中國(guó)主要的應(yīng)用商店已表明，到今年 8 月，所有新上架的應(yīng)用都應(yīng)該是64位，沒(méi)有過(guò)渡到64位的應(yīng)用會(huì)因?yàn)樾阅芮芳炎層脩?hù)感到失望。Arm全新的CPU產(chǎn)品中，也僅有Cortex-A510還支持32位。這也在一定程度上表明，從硬件到應(yīng)用，Arm都在為XR和元宇宙做準(zhǔn)備。
而Arm也已經(jīng)準(zhǔn)備好沖向元宇宙的新時(shí)代。
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