經(jīng)歷了十?dāng)?shù)年的高速發(fā)展之后，以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)設(shè)備開(kāi)始邁入下半場(chǎng)。大家對(duì)新設(shè)備的關(guān)注重點(diǎn)從過(guò)往的多核、RAM和ROM大小轉(zhuǎn)移到了人工智能、3D游戲和混合現(xiàn)實(shí)等新方向上來(lái)。這就吸引了包括高通、華為、蘋(píng)果和聯(lián)發(fā)科等眾多移動(dòng)SoC廠商密鑼緊鼓地投入其中。作為全球移動(dòng)芯片基石的Arm也正在加緊布局，擁抱新時(shí)代。

Arm資深市場(chǎng)營(yíng)銷總監(jiān)Ian Smythe表示，現(xiàn)代人類使用設(shè)備的的方式增加了對(duì)設(shè)備性能的期望值，這就促使Arm達(dá)到一個(gè)新的愿景——所有人都能夠使用這些新技術(shù)。這就要求Arm讓這些處理器能夠勝任各種各樣的計(jì)算任務(wù)，這首先體現(xiàn)在人工智能方面。其實(shí)Arm現(xiàn)在在人工方面的表示也不錯(cuò)。根據(jù)IDC的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)在市場(chǎng)上有人工智能能力的設(shè)備，80%是基于Arm的處理器實(shí)現(xiàn)的。但在Ian Smythe看來(lái)，這還不夠。

Arm的人工智能策略

根據(jù)他的看法，人工智能將會(huì)無(wú)處不在，應(yīng)用也會(huì)多元化，實(shí)現(xiàn)人工智能的關(guān)鍵——機(jī)器學(xué)習(xí)往“邊緣”轉(zhuǎn)移是一個(gè)必然的趨勢(shì)，因?yàn)橹挥性凇斑吘墶辈渴?，才能解決帶寬、功耗、成本、延遲、可靠性和安全等幾方面的問(wèn)題。針對(duì)AI的這些特點(diǎn)，Arm升級(jí)了他們的AI布局，首先祭出了他們的項(xiàng)目：機(jī)器學(xué)習(xí)運(yùn)算平臺(tái)Project Trillium。這是一套包括新的高度可擴(kuò)展處理器的Arm IP組合，這些產(chǎn)品可以提供增強(qiáng)的機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能。

Arm Project Trillium項(xiàng)目

從上圖我們可以看出，在Arm的這個(gè)項(xiàng)目里，Arm本身的CPU、GPU、ML（Machine Learning）和OD（Obeject Detect）處理器，加上合作伙伴的DSP、FPGA等加速器IP會(huì)是整個(gè)項(xiàng)目中最基本的硬件支持。

在中間的軟件產(chǎn)品層，Project Trillium提供了專門(mén)針對(duì)Arm硬件優(yōu)化的軟件庫(kù)，其中包括了Arm NN、CMSIS-NN、Compute Library和Object Detection Libraries。

在應(yīng)用方面，項(xiàng)目會(huì)對(duì)TsensorFlow、Caffe、Caffe2、Mxnet和Android NNAPI等主流框架的支持。

Ian Smythe告訴記者：“Arm Project Trillium提供了相應(yīng)的接入硬件、軟件的框架，并相應(yīng)地為CPU和GPU提供了針對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)的加速，這樣開(kāi)發(fā)人員就能更好地基于Arm的所有硬件去進(jìn)行開(kāi)發(fā)，還能非常方便地獲得這些開(kāi)發(fā)框架和一些工具系統(tǒng)”。那就意味著開(kāi)發(fā)者如果要開(kāi)發(fā)一個(gè)手機(jī)應(yīng)用，不需要去擔(dān)心這個(gè)手機(jī)硬件本身的適配性能問(wèn)題，只需要關(guān)心出來(lái)的手機(jī)應(yīng)用的性能是最好的。

舉個(gè)例子，如果開(kāi)發(fā)人員用的是安卓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的API，那么底層的硬件無(wú)論是CPU、GPU還是OD、ML都不重要，因?yàn)镻roject Trillium都能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的處理器的性能，同時(shí)也會(huì)提供去訪問(wèn)這些Arm底層硬件處理器的軟件庫(kù)，這樣就可以節(jié)約開(kāi)發(fā)人員大量的精力。

CPU和GPU是Arm AI芯片先鋒

由上可知，底層硬件是Arm人工智能策略的關(guān)鍵，而其實(shí)對(duì)于這些芯片的應(yīng)用，Arm方面也有了明確清晰的定位。如應(yīng)用廣泛的CPU和GPU將會(huì)是他們的AI芯片先鋒。

首先是Cortex-A系列處理器。Ian Smythe表示，經(jīng)過(guò)了多年的迭代，Arm的Cortex-A系列處理器的SIMD性能有了極大的提升，尤其是在引入了DynamIQ技術(shù)之后，這系列處理器對(duì)人工智能的支持有了質(zhì)的飛躍。

DynamIQ是Arm公司針對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能應(yīng)用，面向新一代Cortex-A處理器推出的技術(shù)，不同于之前的多核處理設(shè)計(jì)，DynamIQ能夠?qū)我挥?jì)算集群上的大小核進(jìn)行配置，例如1+3或者1+7的SoC設(shè)計(jì)配置，而這在過(guò)去是不可能的。

Arm DynamIQ的作用

據(jù)Arm介紹，第一代采用DynamIQ的Cortex-A系列處理器在優(yōu)化應(yīng)用后，能夠在未來(lái)三到五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)比基于Cortex-A73的設(shè)備高50倍的人工智能性能，最多可將CPU和SoC上特定硬件加速器的反應(yīng)速度提升10倍；

同時(shí)，SoC設(shè)計(jì)者還可以在單個(gè)集群中最多部署8個(gè)核心，而且每一個(gè)核心都可以有不同的性能特性。這些先進(jìn)的能力可以為機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能帶去更快的響應(yīng)速度。全新設(shè)計(jì)的內(nèi)存子系統(tǒng)也將實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)讀取和更加高效的節(jié)能特性；

另外還能通過(guò)對(duì)每一個(gè)處理器進(jìn)行獨(dú)立的頻率控制，高效地在不同的任務(wù)間切換最合適的處理器，所以能夠在嚴(yán)苛的發(fā)熱限制實(shí)現(xiàn)更高的性能。當(dāng)然還有更安全的自動(dòng)安全系統(tǒng)，能夠讓合作伙伴在故障情況下也能實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。

Arm同時(shí)也為Cortex-M系列其引入包括機(jī)器學(xué)習(xí)、內(nèi)核加速的計(jì)算庫(kù)，也就是CMSIS-NN，這就讓這系列的處理器能夠很好地支持機(jī)器學(xué)習(xí)的算法。

Arm Cortex-A、Cortex-M和GPU對(duì)ML的支持

至于Mali-GPU，由于GPU本身的產(chǎn)品特性，讓它成為Arm人工智能策略中不可或缺的一部分。作為智能手機(jī)領(lǐng)域出貨量最大的一系列產(chǎn)品，搭載Mali-GPU的SoC在去年出貨總計(jì)達(dá)到12億套。高度的客戶認(rèn)同感，驅(qū)使Arm更積極地將它推向了人工智能，完善AI芯片布局。

Arm的GPU架構(gòu)

日前，Arm更是推出了Bifrost架構(gòu)之下的第二代產(chǎn)品Mali-G52 。作為Arm GPU的新一代架構(gòu)，全新的Bifrost 針對(duì)幾大方向做了改良：分別是藉由Claused Shaders 技術(shù)，以及基于查表索引的向量著色架構(gòu)與Wire Light 管線設(shè)計(jì)所帶來(lái)的能源效率（Energy Efficiency）提升、結(jié)合CCI-550，可讓CPU和GPU存取同一快取區(qū)塊的異構(gòu)計(jì)算（Heterogeneous computing）的一致性最佳化，以及最重要的Vulkan API 支援。這讓G52能更好的滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

Mali –G52 GPU

據(jù)Ian Smythe介紹，這個(gè)GPU采用了典型的四核布局，不同于上一代產(chǎn)品的四線程執(zhí)行引擎，新的GPU將這個(gè)數(shù)據(jù)提高到八線程，因此在復(fù)雜的指令方面，就能實(shí)現(xiàn)兩倍的性能提升；另外，通過(guò)添加一些具體的指令，G52能夠更好地支持機(jī)器學(xué)習(xí)，在性能方面也有了更大的改善。這樣的提升勢(shì)必會(huì)給中端設(shè)備帶來(lái)非常高質(zhì)量的表現(xiàn)。

Mali G52出色的機(jī)器學(xué)習(xí)性能

從測(cè)試結(jié)果也看到，G52較上一代提高了30%的性能密度，能效提高了15%，機(jī)器學(xué)習(xí)性能更是上一代的3.6倍。

ML和OD處理器是重要組成部分

除了CPU和GPU，Arm AI芯片庫(kù)里還有ML和OD處理器這兩個(gè)重要部分。在前面介紹Project Trillium的時(shí)候，我們?cè)?jīng)提到了這兩個(gè)產(chǎn)品。這一段里，我們會(huì)深入探討Arm對(duì)這兩個(gè)芯片的期望。

其實(shí)關(guān)于Arm 的AI芯片，市場(chǎng)上有很多說(shuō)法，最多的是在大家都在爭(zhēng)先恐后擁有人工智能，華為甚至在Kirin 970中引入了寒武紀(jì)的NPU芯片，作為智能手機(jī)芯片的最大IP供應(yīng)商的Arm似乎無(wú)動(dòng)于衷，但隨著Project Trillium的公布，Arm的專門(mén)AI芯片終于揭開(kāi)了其神秘面紗。

Ian Smythe告訴記者，ML和OD處理器是Arm公司從零開(kāi)始的設(shè)計(jì)。與CPU和GPU相比，他們的性能和效率有了大幅的提升；另外，Arm還很有想法地加入DSP的功能。這讓這兩系列處理器非常適合于機(jī)器學(xué)習(xí)。首先我們先來(lái)了解一下ML處理器。

據(jù)Arm方面介紹，這個(gè)全新架構(gòu)的處理器是7nm工藝下實(shí)現(xiàn)的，擁有非常高的性能性能密度，能夠?qū)崿F(xiàn)每平方毫米多達(dá)4.6萬(wàn)億次的計(jì)算能力。這款處理器將會(huì)在2018年中，通過(guò)合作伙伴推向市場(chǎng)。

Arm ML處理器

OD處理器則是Arm AI芯片領(lǐng)域的另一個(gè)關(guān)注點(diǎn)。這是Arm公司基于2016年收購(gòu)的Apical公司的技術(shù)開(kāi)發(fā)的第二代產(chǎn)品。后者作為影像處理與嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)市場(chǎng)的絕對(duì)專家，讓我們堅(jiān)信Arm OD處理器的實(shí)力。

Arm OD處理器

Ian Smythe指出，新一代的OD處理器能夠?qū)崿F(xiàn)非常高速的目標(biāo)檢測(cè)：在每秒鐘可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限次數(shù)量的幀的鑒別，這樣就可以以非常搞的速度去檢測(cè)豐富的內(nèi)容。

比如說(shuō)我們可以想象一個(gè)場(chǎng)景，在這個(gè)場(chǎng)景中OD處理器能以60FPS的速度，在全高清的環(huán)境下實(shí)時(shí)識(shí)別無(wú)限數(shù)量的物體，并找到這個(gè)識(shí)別目標(biāo)物體的原數(shù)據(jù)，然后把原數(shù)據(jù)發(fā)給下一個(gè)要進(jìn)行處理的處理器。

如果我們把Arm機(jī)器學(xué)習(xí)處理器和目標(biāo)檢測(cè)處理器合起來(lái)用，必然能很好地提升計(jì)算機(jī)的視覺(jué)能力。

更多的多媒體套件輔助

對(duì)于Arm包括AI在內(nèi)的很多應(yīng)用，想顯示出來(lái)，就必須要有更好的多媒體條件支持，而Arm本身就是這樣一個(gè)角色。在CPU、GPU和AI芯片之外，Arm還有DPU和VPU這樣的產(chǎn)品，他們將是將Arm產(chǎn)品性能結(jié)果展示到用戶面前的一個(gè)重要橋梁，Arm在日前也對(duì)其做了更新，首先就是Mali-D51。

Arm的多媒體套件賦能下一代技術(shù)

據(jù)介紹，Mali-D51是第一款基于Komeda架構(gòu)構(gòu)建的主流顯示處理器，擁有2017年出品的高端顯示處理器Mali-D71的眾多優(yōu)勢(shì)，并將之整合至迄今為止Arm旗下最小的DPU上。，實(shí)現(xiàn)的性能包括：

與上一代的Mali-DP650相比較，D51實(shí)現(xiàn)了兩倍的面積效率，30%的系統(tǒng)功耗額，內(nèi)存延遲也降低了50%；場(chǎng)景復(fù)雜度也加倍，還與Mali-D71一樣支持8層圖像處理能力。Ian Smythe表示，經(jīng)過(guò)全面優(yōu)化，D51可與Mali多媒體套件中的其他IP無(wú)縫協(xié)作，結(jié)合Assertive Display 5技術(shù)使用，甚至可將HDR（高動(dòng)態(tài)范圍圖像）帶入主流設(shè)備；結(jié)合CoreLink MMU-600，可提升系統(tǒng)內(nèi)存管理效率。

Arm的顯示解決方案

視頻處理器V52則是Arm的另一個(gè)高質(zhì)量產(chǎn)品。與上一代的V61相比，V52在每一個(gè)核的解碼性能是翻了一番，能夠?qū)崿F(xiàn)了4K，每秒30幀的高畫(huà)質(zhì)顯示支持；在硅面積方面，與V61相比，同樣實(shí)現(xiàn)4K60顯示的情況下，V52的硅面積與后者相比，減少了38%。

而在解碼質(zhì)量方面，V52同樣也有了20%的提升。換句話說(shuō)，就是在達(dá)到同樣的圖像質(zhì)量的前提之下，在比特?cái)?shù)上面V52能夠減少20%。對(duì)于一些非常關(guān)鍵的應(yīng)用，比如說(shuō)視頻會(huì)議而言，如果帶寬條件有限的話，其實(shí)這種更少的比特?cái)?shù)是非常關(guān)鍵的。

這顆芯片能支持現(xiàn)在市面上包括HEVC、VP9、VP8、H.264、AVS+、Legacy在內(nèi)的幾乎所有標(biāo)準(zhǔn)。能夠滿足越來(lái)越多4K內(nèi)容制作需求。

在GPU方面，Arm還帶來(lái)了全新的G31。這是他們Bifrost架構(gòu)家族中，G30系列的第一款GPU。主要是針對(duì)可能低端配置的智能手機(jī)和數(shù)字電視應(yīng)用。它的總硅面積降低了20%，在性能密度上有20%的提高，同時(shí)在UI的性能方面有12%的提升。

這款產(chǎn)品具備可配置性的特點(diǎn)，讓開(kāi)發(fā)者在執(zhí)行引擎方面，可以選擇一個(gè)或者是兩個(gè)；同時(shí)在顯示時(shí)鐘也可以配置每個(gè)是一個(gè)像素還是兩個(gè)像素。據(jù)介紹，這款極小的GPU還能夠以極低的成本支持OpenGL ES3.2和Vulkan，這勢(shì)必將幫助開(kāi)發(fā)者在低端產(chǎn)品里實(shí)現(xiàn)更高的性能。

在Arm這些的產(chǎn)品賦能下，一個(gè)全新的科技世界即將到來(lái)，你準(zhǔn)備好迎接了嗎？