ARM DynamIQ： 全新時(shí)代的計(jì)算技術(shù)

ARM公司

ARM DynamIQ： 全新時(shí)代的計(jì)算技術(shù)

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我們現(xiàn)在正處于智能互聯(lián)時(shí)代，它正在徹底改變我們的生活方式。如今，科技常常幫助我們做出決策、預(yù)測(cè)我們的下一步行動(dòng)。很多時(shí)候，我的設(shè)備甚至能夠在我知道自己想要什么之前就已經(jīng)清楚我想要什么。從自動(dòng)駕駛汽車到生物識(shí)別數(shù)據(jù)收集，計(jì)算正融入我們生活的方方面面，幫助我們衡量自己的身體健康、選擇更健康的生活方式。這些海量數(shù)據(jù)被收集之后會(huì)轉(zhuǎn)化為智能的決策，使我們的生活變得更加豐富多彩。在新一輪創(chuàng)新正蓄勢(shì)待發(fā)的計(jì)算行業(yè)中，這是一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)，也是一次新的機(jī)遇。

這種數(shù)據(jù)與計(jì)算相融合的神奇科技會(huì)如何發(fā)展演變？可以發(fā)現(xiàn)，無論就絕對(duì)性能還是計(jì)算范圍而言，人們對(duì)計(jì)算平臺(tái)的需求正變得越來越大。這些憑借人工智能來實(shí)現(xiàn)全方位加速的未來平臺(tái)不僅需要高于當(dāng)今系統(tǒng)的性能，而且需要更高的安全性 (例如汽車和機(jī)器人等自動(dòng)平臺(tái))，以便提升消費(fèi)級(jí)設(shè)備的智能水平、帶來混合現(xiàn)實(shí)等全新的體驗(yàn)。

一方面，人們對(duì)計(jì)算的需求會(huì)持續(xù)加速增長(zhǎng)，另一方面，不論大型或小型的所有計(jì)算系統(tǒng)都面臨功耗和散熱限制，因此依然需要實(shí)現(xiàn)超高效的處理。所有系統(tǒng)均具有隱私與安全性的雙重需求，因?yàn)榇蛟熘档眯刨嚽野踩慕鉀Q方案對(duì)我們所有人的未來而言至關(guān)重要。

ARM目前擁有一系列 CPU 產(chǎn)品，在過去的 20 年里，我們的合作伙伴一直采用這些 CPU 來推動(dòng)計(jì)算領(lǐng)域中的創(chuàng)新。我們共同改變了世界對(duì)計(jì)算的看法，全球 35 億人口正在采用基于 ARM 的計(jì)算設(shè)備。然而，我們剛剛強(qiáng)調(diào)的挑戰(zhàn)也為我們帶來了機(jī)遇，讓我們能夠再次在CPU

方面重新定義計(jì)算，改變計(jì)算行業(yè)滿足未來市場(chǎng)需求的方式和影響范圍。下面我向大家展示一下 ARM 的工程師如何為未來進(jìn)行創(chuàng)新。

當(dāng)今的技術(shù)造就未來設(shè)備

ARM DynamIQ技術(shù)是未來ARM Cortex-A處理器的基礎(chǔ)。

① 該技術(shù)采用新型單集群設(shè)計(jì)，最多包含 8 個(gè)異構(gòu) CPU，支持 1+7 (即 1 個(gè)大 CPU 和 7 個(gè)小 CPU)、2+4 以及 1+3 等不同的配置，能夠打造出可擴(kuò)展的解決方案。

② 先進(jìn)的計(jì)算功能，專為在 CPU 上實(shí)現(xiàn)更高的人工智能計(jì)算性能而設(shè)計(jì)。

③ 重新設(shè)計(jì)的內(nèi)存子系統(tǒng)被集群內(nèi)的所有核心共享，響應(yīng)速度更快，效率更高。

④ 更具靈活性，可選擇是否采用小核配置，適合智能手機(jī)與智能手機(jī)以外的不同市場(chǎng)需求。

⑤ 內(nèi)置的硬件特性可提升節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)更高的效率。

DynamIQ徹底改變了計(jì)算的實(shí)現(xiàn)方式，有助于加速人工智能的普及、顛覆各類計(jì)算設(shè)備。

DynamIQ技術(shù)有哪些優(yōu)勢(shì)？它如何解決上述市場(chǎng)難題？

① 更快、更復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理能力,可廣泛應(yīng)用于人工智能等先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域；

② 智能電源管理特性將賦予產(chǎn)品更高能效；

③ 產(chǎn)品差異化以及更豐富的用戶體驗(yàn)可滿足所有市場(chǎng)需求。

安全、高速、高效而復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理可用于人工智能

與之前的系統(tǒng)相比，DynamIQ技術(shù)在接下來的3～5年里將使人工智能計(jì)算性能提升 50 倍。為實(shí)現(xiàn)更高的人工智能性能，我們通過專用的低延遲端口來提升加速器存取性能，從而帶來了高達(dá) 10 倍的響應(yīng)速度提升。更高的數(shù)據(jù)傳輸速度加上更高的數(shù)據(jù)帶寬，可滿足計(jì)算視覺或機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的整體吞吐量需求。

總而言之，這些特性通過把更多的計(jì)算任務(wù)轉(zhuǎn)移到設(shè)備上來，從而更好地保護(hù)數(shù)據(jù)隱私、實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)安全性。在 CPU 上完成更多的計(jì)算任務(wù)意味著放在云端的個(gè)人數(shù)據(jù)會(huì)更少，因此能夠?yàn)槟鷰砀踩娜斯ぶ悄荏w驗(yàn)。

此外，由于縮短了自動(dòng)駕駛汽車高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 等人工智能使用場(chǎng)合中的決策和執(zhí)行延遲，因此與安全相關(guān)的應(yīng)用程序性能得以提升。諸多改進(jìn)加上避免系統(tǒng)故障的一系列措施使安全完整性達(dá)到了 SIL 3 和 ASIL D 的水平。

通過全新智能功耗特性提升節(jié)能性

DynamIQ技術(shù)在集群內(nèi)加入智能電源管理特性，提升設(shè)備能效，將設(shè)備功能發(fā)揮極致。這意味著前所未有的數(shù)據(jù)處理能力和性能，可帶來更加豐富的體驗(yàn)，即便在散熱和成本受限的最小的設(shè)備中也是如此。

DynamIQ在單一集群內(nèi)支持多個(gè)可配置的性能域。這些域由單個(gè)或多個(gè) ARM CPU 組成，與之前的 4 核集群相比可在性能與功耗方面實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的擴(kuò)展。這意味著在散熱極限范圍內(nèi)具有更精細(xì)的調(diào)節(jié)能力，從而可帶來更長(zhǎng)久的持續(xù)性能。這一點(diǎn)在虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 應(yīng)用程序中尤為重要，在電池電力和散熱能力有限的纖薄型設(shè)備中，這類應(yīng)用需要在更長(zhǎng)的時(shí)間里保持持續(xù)性能。

DynamIQ技術(shù)還運(yùn)用了一種更快的硬件控制式電源狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)制，這一機(jī)制可縮短 ARM Cortex-A 系列 CPU 所支持的電源狀態(tài) (例如開、關(guān)以及休眠) 之間的延遲。這不僅縮短了為 CPU 供電的時(shí)間、提升了響應(yīng)速度，而且還可以更快地進(jìn)入休眠或關(guān)機(jī)等節(jié)電狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了更好的節(jié)能性。

自動(dòng)化CPU 內(nèi)存功率管理是該技術(shù)的另一項(xiàng)重要特性，它可以根據(jù)所運(yùn)行的應(yīng)用程序類型對(duì)當(dāng)前可用的本地內(nèi)存做智能適配。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR) 等需要極高計(jì)算性能的應(yīng)用程序?qū)@得最大限度的本地內(nèi)存容量供其支配，而音樂流等輕負(fù)荷應(yīng)用程序獲得較少的內(nèi)存容量，從而節(jié)省了內(nèi)存消耗的功耗。

產(chǎn)品差異化和新的性能分級(jí)

DynamIQ技術(shù)通過各種各樣的全新配置選項(xiàng)來細(xì)化產(chǎn)品差異化，不但帶來了更好的靈活性和擴(kuò)展性，而且最終讓客戶能夠設(shè)計(jì)合適的產(chǎn)品來滿足所有市場(chǎng)的需求。

利用 DynamIQ 集群，可以把高性能的“大” CPU以及高效率的“小” CPU 放到具有共享一致性內(nèi)存的單一集群內(nèi)。如此一來，該技術(shù)不但可以依靠更緊密、更一致的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大幅性能提升，而且還表現(xiàn)出了前所未有的靈活性和 CPU 集群設(shè)計(jì)方面的選擇多樣性，因而可打造出更多專用的解決方案。另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)是每個(gè) CPU 均可在不同的頻率下實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，因而可打造出從纖薄型設(shè)備到服務(wù)器的各種定制解決方案。

Networking等同構(gòu)處理系統(tǒng)尤其會(huì)從中受益，通過在單一集群內(nèi)放入 8 個(gè)完全一致的 CPU，可實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)吞吐量。當(dāng)和ARM CoreLink CMN-600 一起部署時(shí)，DynamIQ 將擴(kuò)展為針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)的大規(guī)模多集群系統(tǒng)。

DynamIQ技術(shù)將會(huì)帶來怎樣的影響？

新技術(shù)的特性將對(duì)計(jì)算在哪里發(fā)生和如何發(fā)生產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響呢？例如：

① 近乎無限的配置方案體現(xiàn)了靈活性與擴(kuò)展性的全新水平，可打造出不同級(jí)別的解決方案、實(shí)現(xiàn)不同的性能；這會(huì)給消費(fèi)者帶來更多種選擇、打造出符合其需求的設(shè)備。

② 從設(shè)備到云端，內(nèi)置的節(jié)電特性支持各種創(chuàng)新。從更纖薄的設(shè)備、更持久的電池到服務(wù)器節(jié)約的能源，功率效率優(yōu)勢(shì)可惠及所有市場(chǎng)。

③ 將智能計(jì)算搬到設(shè)備上來不但可提升數(shù)據(jù)安全性、保護(hù)數(shù)據(jù)隱私，而且可以實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)速度，無論在家中、汽車上還是云端都可以享受人工智能。