作者： 雷火电竞首页 来源： 日期：2024-05-06 00:28
“一机在手，百事无忧”，随着智能手机扮演的角色越来越不可替代，其背后底层技术的重要性也愈发凸显。
Arm解读TCS23为何强大 加速64位部署提升内存安全
“一机在手，百事无忧”，随着智能手机扮演的角色越来越不可替代，其背后底层技术的重要性也愈发凸显。作为智能手机等绝大多数移动终端设备的硬件架构基础，Arm公司的技术走向受到业界广泛关注。
近日，Arm宣布推出2023全面计算解决方案，该解决方案提供一整套针对特定工作负载而设计与优化的最新IP，可作为一个完整系统无缝地协同工作，从而满足日益增长的移动用户体验需求。
在6月8-9日举办的Arm媒体技术日活动上，Arm的多位技术专家详细解读了TCS23，及其在CPU、GPU、安全及软件方面的最新技术进展。
TCS23：满足未来计算复杂需求
时下，随着智能手机等移动终端设备的数量、功能、应用场景愈发丰富，移动数据使用量在持续攀升，全球用户平均每月流量预计将达到19GB，柔性显示屏、 AR光学、生成式AI及移动端大语言模型等新兴技术的出现将带来新的功能。全世界对于移动设备的兴趣和创新需求也在随之加速提升。
Arm产品营销副总裁Ian Smythe表示,"为满足定义未来计算的复杂需求，并确保数百万开发者能够轻松地在Arm架构的平台上无缝开发，我们不断突破Arm计算平台的能力极限。Arm TCS23就是我们为智能手机推出的性能最优异的移动计算平台。”
Arm TCS23在设计时充分考虑了智能手机的需求，涵盖了全新旗舰级Arm Immortalis GPU G720，带来极佳的视觉体验；提供了全新的Armv9 CPU集群，延续了ARM在AI领域的领先性能地位，还带来了新的性能提升和优化，使Arm开发者能够更容易地访问软件。
事实上，从2019年开始，ARM就使用全面计算解决方案的方式来进行产品的定义及开发。目前，已经进入第三代TCS ，即最新发布的TCS23。
Arm终端事业部产品管理高级总监Kinjal Dave指出，“在过去的四年间Arm一直在努力促成像CPU、GPU、系统级IP元素的融合，通过方案式的开发满足不同客户共同的需求，真正实现1+1大于2的IP的集合。这些IP合集除了能让合作伙伴获得更高的性能、效率以及水平之外，更重要的是能让合作伙伴开发出针对新的工作负载和更新的计算类型的产品。”
通过提供TCS全面计算解决方案而非仅仅是单个IP产品，ARM为客户实现端到端系统级的优化，从而释放整个SoC系统全面性能，让用户更多体会到TCS23带来的更大的算力、更高的安全性和效率。
Armv9 CPU集群：Arm史上最强大计算集群
作为TCS23的一部分，全新的Armv9 Cortex CPU计算集群包括Arm Cortex-X4、Cortex-A720和Cortex-A520，该集群在连续三年实现两位数性能增强的同时，效率也得到显著提升。
对此，Arm终端事业部产品管理总监Saurabh Pradhan表示，“我们可以把它称为Arm史上最强大最具高效性且最有能力的计算集群。”
Cortex-X4是Arm迄今为止打造的最快速的CPU，与Cortex-X3相比，其性能提高15%，可突破旗舰智能手机的性能极限。
与此同时，基于相同工艺的全新高能效微架构可降低功耗达40%。这一性能和效率的提升可以将设备使用体验提升到一个新的水平，并让实现面向下一代人工智能和机器学习的应用成为可能。
Cortex-A720是业界主流CPU IP，作为新CPU集群的核心主力，可提高持续性能。
Cortex-A520则是Arm目前最出色的高效率核心。这些全新的CPU设计较前几代产品实现了20%的能效提升，可惠及包括AAA级游戏、全天候生产力和后台任务等用例。
同时，全面的解决方案离不开DSU，今年ARM发布了DSU-120， DSU不光可以把IP很好地结合在一起，同时也是催化剂，能够实现CPU集群最好的性能和效率。与上一代产品相比，DSU-120能够实现动态能耗 7%的降低。
如果针对缓存丢失的问题，它更可以实现18%的动态能效降低。
Saurabh Pradhan表示，“基于Armv9.2架构，上述三款IP与最新的 DSU-120搭配使用，使得TCS23要性能有性能，要效率也有效率：Cortex-X4提供的是终极的性能，Cortex-A720提供的是持续的性能，而 Cortex-A520提供了最好的功效。”
Arm GPU：极佳视觉体验的基石
随着开发者不断探索更高质量的视觉效果，场景会变得越来越复杂，开发者会越来越多使用高动态内容渲染去打造令人惊艳的视觉效果，这些都对GPU芯片的性能及功耗提出更高挑战。
为应对智能手机等终端产品对影像体验的不断提升的需求，TCS23涵盖了全新旗舰级Arm Immortalis GPU，即Immortalis-G720，带来极佳的视觉体验。
同时还包含了新推出的Arm Mali-G720和Mali-G620，旨在将高端移动图形功能快速地推向更广大的消费终端市场。
Immortalis-G720产品采用了ARM全新的第五代GPU架构，该架构是Arm迄今为止最高效的GPU架构，重新定义了部分图形管道，以优化内存带宽，从而在移动设备上支持高几何负载的下一代游戏和实时3D应用，同时带来更顺畅、并与PC端和游戏主机媲美的游戏体验。
Arm终端事业部产品管理高级总监Anand Patel表示，与上一代产品相比，全新的Arm Immortalis-G720性能和能效分别提高了15%，系统级效率更跃升了40%，从而带来更高质量的图形渲染，实现更身临其境的视觉感受。
过去一年Arm一直致力于提高游戏开发者在光线追踪技术方面的采纳，去年把光线追踪及VRS引入到移动领域，最新的旗舰级安卓智能手机基准测试显示，Immortalis-G715在性能和效率方面都处于领先的地位。作为新一代旗舰产品，Immortalis-G720持续提供光线追踪技术，并且有不少于十个着色器内核， Mali-G720能支持 6-9个内核，Mali-G620提供五个内核。新的第五代GPU架构为下一代视觉呈现夯实了基础，也确保用户能在Arm GPU上持续获得最佳的视觉体验。
安全技术ARM MTE：大幅减少内存安全漏洞
随着软件复杂度的提升，安全问题也愈加重要。
这其中，内存安全一直都是安全漏洞的主要来源。谷歌的Chromium项目团队表示，内存安全问题在所有严重安全漏洞中占到了70%。
如何应对这一挑战？Arm终端事业部软件战略总监卢盛对此指出，“就像武侠小说中所写的，‘天下武功，唯快不破’，我们在解决安全问题上，也是基于这一理念。”Arm实现的 MTE为两阶段系统，即“锁”和“密钥”，其中地址标记，用作密钥；内存标记，用作锁。如果密钥匹配，则允许访问锁内存；否则，访问可能会被记录下来或出错。这样就可以更轻松地检测到难以捕获的内存安全错误，也有助于进行常规调试。
MTE现在已是所有Armv9 CPU的固有功能。Armv9安全性改进可将内存安全违规类别的漏洞减少高达95%。
Arm的生态圈合作伙伴也分享了对于MTE技术的看法。MediaTek无线通信事业部资深总监章立表示，芯片级的安全是整个移动生态的基础，没有芯片级的安全就没有今天移动生态的繁荣。MediaTek作为最早一批拥抱MTE的合作伙伴，去年发布的天玑9200时就已经支持MTE，未来还会继续深入合作。
vivo芯片规划和架构高级总监夏晓菲则表示，Armv9处理器带来了非常重要的安全特性MTE，在内存泄露以及保护上能减少设备的运行风险，同时通过硬件级的技术降低了我们的内存功耗。
荣耀公司MagicOS DFS架构师余亮认为，在遇到“踩内存”问题时，MTE能在第一时间捕获故障现场日志，提供更准确的定位信息，更低的内存开销和更好的指令性能。
荣耀天网开放了基于MTE/HWAsan踩内存检测和内存泄漏的检测功能，无论对于有源代码和无源代码，应用或者服务,无需重新编译，安装即可支持检测。
快手Android架构师李锐指出，内存稳定性问题一直是一个业界难题，MTE上线后，快手的内存稳定性获得显著的提升，内存破坏的历史问题检出数十个，内存破坏的拦截率也超过90%，全面提升了用户体验。
软件业务：加速64位在移动领域部署
Arm终端事业部生态系统及工程高级总监Geraint North介绍了ARM在软件及生态合作方面的业务进展。重点介绍了64位系统在移动领域的部署情况以及Armv9 CPU引入的安全技术的一些成功案例，同时介绍了Arm与Unity和Google在安卓动态性能框架之上的合作。
Geraint North表示，64位系统具有更大的地址空间，更高的性能和安全性。
早在10多年前，ARM就推出了64位CPU产品，但安卓移动生态向64位的迁移却是一个漫长的历程，随着去年Pixel手机推出仅支持64位的安卓配置，这段旅程即将完成。
但安卓生态系统的多样性，给这种迁移带来了很多挑战。
过去几年，ARM就开始从CPU和操作系统中逐渐剔除32位的历史遗留问题，并且为开发者支持64位的平台提供额外的助力。ARM积极与生态系统合作，在2022年进行了大量的64位投资，与Google密切合作，在64位迁移方面取得了很大的进展，为仅支持64位的硬件做好软件奠定的支持工作。
目前在中国，64位的采用率远超过90%。
ARM同样在关注其他市场的64位迁移发展，特别是在数字电视和机顶盒两个领域。随着高端游戏等新应用进入数字电视，会使数字电视SoC对性能的要求不断提升。64位在数字电视上能够提供更快启动和应用加载的时间，为新的发展趋势提供支持。
在安全技术部署方面，Armv9 CPU中，除了MTE外，还首次推出了PAC和BTI安全功能，BTI可以保护程序不跳转到内存中未经授权的地址，PAC和BTI联合使用，攻击者就很难将现有的代码的片断用于不法手段，能提供最大限度的保护。
移动设备已经触及到当今社会的方方面面，由此催生对计算能力的持续需求。ARM作为其中的核心基础，此次推出的新一代计算架构平台，在性能与能效方面进一步提升，将不断满足现在与未来复杂计算需求。
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