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[导读]从ChatGPT到AI手机、AI PC,AI正在各种不同型态的设备上落地。而作为几百亿台移动设备和嵌入式设备的计算核心的供应商,Arm也敏锐捕捉到了这一新的重大机遇,持续在全线的新产品中增加AI的功能和特性,助力实现设备端的AI赋能。

从ChatGPT到AI手机、AI PC,AI正在各种不同型态的设备上落地。而作为几百亿台移动设备和嵌入式设备的计算核心的供应商,Arm也敏锐捕捉到了这一新的重大机遇,持续在全线的新产品中增加AI的功能和特性,助力实现设备端的AI赋能。

近日,Arm在北京召开了发布会,Arm终端事业部产品管理副总裁JamesMcNiven向记者介绍了其新推出的CPU超大核“Cortex-X925”、GPU“Immortalis-G925”以及全新的终端计算子系统(CSS for Client)。


Arm Cortex-X925:单线程每时钟指令 (IPC) 性能实现最大同比增幅

众所周知,Arm的CPU命名体系在过去经历了多次变化,以适应其不断扩展的产品线和技术发展。最初,Arm的处理器以简单的数字和字母组合命名,如 ARM1、ARM2 等。数字的变化代表着处理器的世代和技术进步。2004年Arm推出了Cortex品牌,标志着一个新的命名和产品策略开启。其中面向性能需求较高的CPU Core被命名为Cortex-A。从Cortex-A5一直到Cortex-A78,每一代的性能逐步提升。而在2020年,为了给最高端的智能手机和其他计算密集型设备提供极致计算性能,Arm又推出了Cortex-X系列作为Cortex-A系列的补充。从Cortex-X1到Cortex-X4,依旧是延续了Arm每代际之间的双位数性能提升。而今年的CPU超大核,已经不再命名为Cortex-X5,而是被命名为“Cortex-X925”。

据James介绍,今年改名是因为Cortex-X925实现了自Cortex-X系列推出以来、历代产品中最高的每时钟周期指令数(IPC)增幅,希望通过这一命名更清晰地展示其与前代产品的差异。Cortex-X925结合了新设计带来的微架构改进及频率提升,在Geekbench中单线程性能提高了36%。以人工智能性能为例,与去年的Cortex-X4 CPU相比,词元首次响应时间提高了41%,大型语言模型(LLM)的初始响应能力显著增强。这些成就实现得益于其微架构的显著演进——Arm带来了迄今为止最宽的解码和矢量设计,最终实现了50%TOPS增长。此外,通过更强的可配置性和更大的私有L2缓存,保留了经过CPU的指令和数据。同时,Arm的RTL和物理设计团队也进行了进一步的协作,针对最新的3nm工艺优化了频率和效率。

此外,和超大核X925一同发布的还有大核Arm Cortex-A725,更新后的小核A520,以及更新后的DSU-120,确保新的产品可以覆盖最广泛的消费电子设备。


Arm Immortalis G925: AI能力增强同时功耗降低

据悉,今年发布的新款Immortalis-G925 GPU是Arm“迄今为止性能最高、效率最高的 GPU”。与上一代G720相比,它在图形应用程序上的速度提高了37%,复杂物体的光线追踪性能提高了52%,AI和ML工作负载提高了34%,同时功耗降低了30%。

值得一提的是,G925也针对AI相关的用例进行了优化。在超级采样任务中,开发者可以使用神经网络对图像进行向上拓展,其性能可提高近30%。而在其他图像处理任务,如分割和分类速度提升了 41%。此外,该GPU还可用于语言处理和语音转文本任务,速度比其前代产品高出50%。

在游戏玩家最为关注的光追方面,G925上也得到了进一步的增强,据了解,在渲染与 G720 具有相同保真度的光线追踪透明度时,G925的速度提高了 27%,但如果开发者选择略微降低质量,GPU性能将提高52%,而内存流量将减少57%。

将光追引入移动设备是Immortails的使命,而Arm一直致力于让开发者尽可能轻松地在移动设备上实现游戏主机级内容。据James介绍,Arm正在与Epic Games合作,确保他们的桌面平台渲染器能够在其Immortails GPU上快速高效地运行。今年,Arm还将持续开展全球范围内的开发者教育活动,以确保游戏开发者能够将更多精彩内容带入到移动设备中。

此外,和Immortalis-G925一同发布的全新GPU还包括Mali-G725和Mail-G625,分别针对高端市场和入门市场。


Arm终端计算子系统(CSS for Client):首次提供Arm CPU和GPU物理实现

将全新的CPU、GPU以及内部高速互连IP相结合,就组成了Arm最新的终端计算子系统(CSS for Client)。作为Arm TCS的全新换代升级,Arm终端计算子系统(CSS for Client)是Arm首次在终端领域提供基于Arm CPU和GPU优化设计的物理实现解决方案。这让构建和部署基于Arm架构的解决方案变得更加简单,让客户能够确保万无一失。

为了给业界提供卓越的性能表现,Arm融合了最新的Armv9.2CPU(Arm Cortex-X925、Arm Cortex-A725和Arm Cortex-A520)和Immortalis GPU,以及最新版本的CoreLink系统互连和系统内存管理单元(SMMU),并对内存及SoC其他组成部分的计算路径进行了深度优化。据James介绍,Arm终端计算子系统已经准备就绪,可直接被纳入Arm合作伙伴的SoC设计中。通过充分利用领先代工厂的3nm工艺优势,Arm力求提供更多价值,以物理实现的形式提供IP。Arm终端计算子系统将帮助客户加速实现高性能、高效率及缩短产品上市时间。

值得一提的是,Arm终端计算子系统不仅仅是一个硬件平台方案,而是一个融合了软硬件协同优化的系统设计方案。可以通过软件和工具组合在 终端CSS 上进一步优化性能和功耗,Arm终端CSS结合了软件以及世界上最大的移动设备生态系统,提供一个AI优化计算平台所需的计算性能和效率,将成为新一代终端AI产品和服务的基石。

Arm终端CSS的完整解决方案会针对不同用例或某些测试基准来设定目标,并将其分解到单个IP当中。以游戏《原神》为例,Arm先从系统层面进行分析,然后针对GPU、图形性能、CPU 等设定提升的目标,将各类游戏机制和计算能力推向极限。每个单一IP的性能提升都为终端 CSS 的整体性能添砖加瓦。

为了让开发者能够充分利用Arm终端CSS的性能优势,Arm发布了全新的面向 AI 的 KleidiAI,以及面向计算机视觉的 KleidiCV。Kleidi其实是一组高度优化的机器学习 (ML) 软件内核,并且为开发者提供了实现Arm CPU最佳性能的路径,帮助其解锁未来Armv9架构的创新和性能。

据James介绍,当前AI和机器视觉领域的诸多解决方案,大多是基于CPU构建而来;70% 的第三方安卓ML工作负载都运行在CPU上。因此,CPU性能越高,开发者就能越快地将功能推出,并专注于下一个创新。而Kleidi的作用正是如此——这些小型、高度优化的内核,旨在集成到涉及AI或计算视觉的任何地方。它们可使开发者在部署到任何Arm CPU上时均能获得优异性能。举例来说,基于Cortex-X925的Kleidi技术运行最新Llama 3和Phi-3 LLM的速度要比参考实现快2.9倍,而且只用不到24小时就能实现。

“我们的最终目标,是让我们的合作伙伴,以及我们的生态系统能够不断创新、实现差异化并更快地进入市场。”James总结到,“Arm 终端 CSS 带来了 Armv9.2 的能效优势,凭借物理实现和持续的软件优化,它将彻底革新开发者和消费者的体验。我们很高兴能够提供面向未来 AI 的平台,Arm 平台是这一未来的基石。”

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