近兩年，生成式AI的橫空出世，給終端市場帶來了全新的交互模式，并推動高性能算力需求呈現(xiàn)出了爆發(fā)式增長態(tài)勢。在此背景下，越來越多的芯片廠商開始厲兵秣馬，加快推進(jìn)與之相關(guān)的產(chǎn)品研發(fā)與技術(shù)應(yīng)用。

作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體計算平臺公司，Arm自然也觀察到了這一趨勢，為此在今年推出了一系列先進(jìn)的解決方案，包括面向消費電子設(shè)備的全新計算子系統(tǒng)——Arm終端計算子系統(tǒng)（CSS），內(nèi)涵基于Arm第五代GPU架構(gòu)構(gòu)建的全新GPU和最新的Armv9.2 CPU集群，以及面向熱門AI框架的Arm Kleidi軟件庫。

為了讓大家全面地了解這些創(chuàng)新成果，在近日舉辦的“Arm技術(shù)媒體分享日”活動上，官方對其進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并分享了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用情況。

Arm終端CSS——消費電子技術(shù)的AI根基

作為AI體驗的計算基礎(chǔ)，Arm終端CSS顯得尤為重要。

據(jù)Arm終端事業(yè)部智能手機(jī)市場高級總監(jiān)Steve Raphael介紹，以Arm為計算基礎(chǔ)構(gòu)建的軟件平臺是世界上最為普適且重要的軟件平臺，而今年全新推出的Arm終端CSS則是為各類消費電子設(shè)備打造新一代AI體驗的專用計算平臺。該平臺囊括了最新的Armv9.2 Cortex CPU集群和最新的Arm Immortalis與Arm Mali GPU、CoreLink互連系統(tǒng)IP，以及知名代工廠采用3nm工藝生產(chǎn)就緒的CPU和GPU物理實現(xiàn)，可以為AI和其他實際用例計算工作負(fù)載提供出色的性能和效率。

“事實上，Arm在AI方面已鉆研許久，早在2021年，我們就推出了專為性能和AI而設(shè)計的Armv9架構(gòu)，并在過去幾年中提高了在矢量加速、機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）等領(lǐng)域的計算能力、增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)健性，更重要的是增加了面向AI的功能?！盨teve Raphael在會上談道，基于去年Armv9.2取得的成功，Arm進(jìn)一步提升了高性能計算水平，并以效率為核心，為開發(fā)者和消費者帶來了全新的Arm終端CSS，希望他們能夠在Arm平臺上打造更卓越、快速的AI體驗。

圖：Arm終端事業(yè)部智能手機(jī)市場高級總監(jiān) Steve Raphael

作為Arm目前面向安卓系統(tǒng)速度最快的平臺，Arm終端CSS相較于2023 Arm全面計算解決方案（TCS23）平臺，在關(guān)鍵基準(zhǔn)和一般計算用例方面實現(xiàn)了顯著改進(jìn)。

根據(jù)官方提供的數(shù)據(jù)顯示，在Arm終端CSS強(qiáng)大的性能優(yōu)勢下，通過Geekbench 6單核分?jǐn)?shù)測量可知，得益于新的Cortex-X925，峰值性能提高了36%；在前十大應(yīng)用中，五款應(yīng)用的平均啟動時間加快了33%；通過Speedometer 2.1瀏覽器基準(zhǔn)測量時，網(wǎng)頁瀏覽速度加快了60%；在包括光線追蹤和可變速率著色（VRS）基準(zhǔn)等七項圖形基準(zhǔn)中，峰值圖形性能平均提高了30%。

圖：Arm終端CSS的一些性能優(yōu)勢

對此，Arm終端事業(yè)部產(chǎn)品管理總監(jiān)Steve Hopper指出，高端移動平臺配置往往由三個主要因素驅(qū)動，即需要針對實際工作負(fù)載優(yōu)化計算性能、需要針對生成式AI工作負(fù)載提高性能，以及持續(xù)專注于提高系統(tǒng)能效以充分延長電池的使用時間。這三個驅(qū)動因素構(gòu)成了Arm內(nèi)部參考平臺演進(jìn)的基礎(chǔ)。

要知道，移動AI帶來的終端算力提升，最直接的反應(yīng)在于圖像與視頻的處理能力上。而Arm終端CSS的一大亮點，便是可以為計算攝影工作負(fù)載提供高能效的性能、賦能新的視覺效果?！芭c去年的上一代產(chǎn)品相比，我們在CPU上運行焦外成像工作負(fù)載算法的性能提高了24%。這意味著，用戶可在不影響電池續(xù)航時間的前提下，在照片和視頻上獲得更快、更順暢的焦外成像效果。”Steve Hopper介紹說。

除此之外，Arm終端CSS的另一個特點，則是為CPU和GPU上的AI推理工作負(fù)載帶來了顯著的性能飛躍。例如，采用Cortex-X925時，與上一代Cortex-X4相比，推理速度加快59%；采用Immortalis-G925時，與2023 Arm全面計算解決方案 (TCS23) 相比，AI推理速度加快36%。另外，通過在Arm終端CSS的CPU集群配置中利用一顆額外的Cortex-X925 CPU，Arm還觀察到，在17個主流網(wǎng)絡(luò)中，針對int8和fp16數(shù)據(jù)類型的AI推理性能大幅提升了170%，這一漲幅是十分驚人的！

圖：Arm終端CSS提升AI推理

據(jù)悉，Arm終端CSS之所以能夠?qū)崿F(xiàn)卓越的AI用戶體驗，并稱為“Arm最快的安卓平臺”，主要得益于硬件進(jìn)步與Arm Compute Library優(yōu)化相結(jié)合所產(chǎn)生的強(qiáng)大效果。

“以大語言模型（LLM）工作負(fù)載為例，除了計算吞吐量之外，內(nèi)存系統(tǒng)、帶寬和工作負(fù)載大小等也起著重要作用。所有的這些方面都需要精心調(diào)整，才能在細(xì)分市場和設(shè)備級別均獲得理想的移動體驗。我們設(shè)計了從IP到軟件的整個平臺，以提供出色能效，從而實現(xiàn)更久、更豐富的移動體驗。終端CSS為高端移動設(shè)備解鎖了AI性能，并推動了AI在更低價位的設(shè)備中的應(yīng)用?！盨teve Hopper如是說。

圖：Arm終端事業(yè)部產(chǎn)品管理總監(jiān) Steve Hopper

Armv9.2 CPU集群——開啟新一代AI體驗

隨著AI工作負(fù)載的計算強(qiáng)度及復(fù)雜度持續(xù)增長，Arm還推出了最新的Armv9.2 CPU集群，其更強(qiáng)性能、更高效率，以及更多功能，為新一代AI奠定了扎實基礎(chǔ)。

據(jù)官方介紹，新增至Armv9 CPU組合的新品包括具備超強(qiáng)性能的Arm Cortex-X925 CPU和可持續(xù)提供出色性能的Arm Cortex-A725 CPU；而更新后的Arm Cortex-A520，可為低強(qiáng)度工作負(fù)載提供更卓越的能效表現(xiàn)。與此同時，Arm也更新了DynamIQ Shared Unit（DSU-120），從而在Armv9.2 CPU集群配置中，降低功耗和縮小面積。

據(jù)悉，所有的這些產(chǎn)品都被集成到了Arm終端CSS上，通過提供一整套實際用例的改進(jìn)，集群中的各個CPU組件均涵蓋了廣泛的實際用例和工作負(fù)載，從而為安卓智能手機(jī)、PC和筆記本電腦等設(shè)備，提供了出色的性能與用戶體驗。

圖：Armv9 CPU系列的新產(chǎn)品及更新

據(jù)Arm終端事業(yè)部高級產(chǎn)品經(jīng)理Manish Pandey介紹，在最新的Armv9.2 CPU集群中，Cortex-X925是Arm迄今為止速度最快、性能最強(qiáng)的CPU。與此前的Cortex-X產(chǎn)品相比，Cortex-X925的單線程（峰值）性能提升了36%，AI性能提高了46%。另外，Cortex-X925通過經(jīng)優(yōu)化的3nm工藝，輔以卓越的子系統(tǒng)和封裝，還使得新一代消費電子設(shè)備的性能分?jǐn)?shù)可提高30%以上。

在Manish Pandey看來，Cortex-X925不僅是另一個CPU換代產(chǎn)品，更是實現(xiàn)了相當(dāng)出色的IPC表現(xiàn)?！拔覀儤?gòu)建Cortex-X核心的目的，不僅是為了取得卓越的基準(zhǔn)測試結(jié)果，更是為了滿足AI等實際用例的需求。Cortex-X925代表了Arm在性能方面的又一次重大飛躍，得益于這些微架構(gòu)的進(jìn)展，我們實現(xiàn)了Cortex-X系列有史以來最大幅度的性能提升，在基準(zhǔn)測試、AI和實際應(yīng)用中均取得了全面提升?！?/span>

圖：Cortex-X925性能提升

為了將性能效率推向新的高度，Arm在最新的Armv9.2 CPU集群中還推出了Cortex-A725。據(jù)悉，Cortex-A725的性能效率提升，同樣得益于其微架構(gòu)的改進(jìn)。

與上一代產(chǎn)品Cortex-A720相比，Cortex-A725的性能效率提升了35%，能效提升了25%。

圖：Cortex-A725性能和能效提升

而更新后的Cortex-A520，則是Arm今年推出的另一個重要產(chǎn)品。雖然這款產(chǎn)品所采用的微架構(gòu)更新頻率較低，但這并不意味著Arm沒有做出任何改進(jìn)。得益于3nm工藝的實現(xiàn)，Cortex-A520與TCS23中的Cortex-A520相比，能效提升了15%。

圖：更新后的Cortex-A520

值得一提的是，DSU是一款特別的IP，它的性能指標(biāo)包括緩存大小、帶寬、延遲、漏電和動態(tài)功耗，這些指標(biāo)往往會與實際用例之間存在緊密的牽動。據(jù)Manish Pandey介紹，今年Arm的DSU-120針對多個新用例進(jìn)行了重點更新，主要聚焦在PPA和功耗方面的改善。

作為Arm終端CSS的一部分，DSU-120現(xiàn)已針對新一代用例和消費電子設(shè)備體驗進(jìn)行了強(qiáng)化，其中包括新的性能和效率功能、新的低功耗模式和面向主流消費電子設(shè)備的強(qiáng)化，并保留了為高性能用例擴(kuò)展到14個核心的選項。得益于此，典型工作負(fù)載的功耗顯著降低50%，并且整個CPU集群的緩存未命中功耗降低60%，從而可減少漏電并延長設(shè)備的電池壽命。

除此之外，最新的Arm CPU集群還可為各類的消費電子設(shè)備提供出色的擴(kuò)展能力。

圖：DSU-120更新和提升

“總之，在最新的Armv9.2 CPU集群當(dāng)中，Cortex-A925實現(xiàn)了一流的IPC，卓越的單線程核心性能；而Cortex-A725提供了出色的持續(xù)性能。這是Arm迄今為止面向AI和UI的性能最強(qiáng)大的CPU集群?！盡anish Pandey表示，展望未來，Arm有信心在下一代設(shè)備的CPU IPC方面取得領(lǐng)先，為廣泛的消費電子設(shè)備提供前所未有的性能、效率和廣泛用途。

圖：Arm終端事業(yè)部高級產(chǎn)品經(jīng)理 Manish Pandey

全新Arm GPU——為AI創(chuàng)新帶來無限可能

作為Arm終端CSS的重要組件之一，第二代基于Arm第五代GPU架構(gòu)構(gòu)建的GPU產(chǎn)品同樣值得一提。

據(jù)安謀科技（Arm China）市場總監(jiān)王剛介紹，新一代Arm GPU包括了新的Arm Immortalis-G925 GPU、Arm Mali-G725 GPU和Arm Mali-G625 GPU，它們適用于從旗艦智能手機(jī)、高端手機(jī)，到智能手表、入門級移動設(shè)備等各類消費電子設(shè)備，可為新一代AI和游戲體驗提供出色的性能和效率優(yōu)勢，并帶來無可匹敵的用戶體驗。

“我們看到，最近一年來，應(yīng)用商店中的游戲應(yīng)用收益不斷攀升，更多的游戲和應(yīng)用都在越來越多地采用AI。游戲內(nèi)容愈發(fā)復(fù)雜，而我們正通過創(chuàng)新產(chǎn)品滿足不斷演進(jìn)的需求，以提供新一代游戲體驗。基于此，我們推出了新的Immortalis-G925 GPU，希望能為開發(fā)者和玩家?guī)肀普娴挠螒蝮w驗?！蓖鮿?cè)缡钦f。

圖：安謀科技（Arm China）市場總監(jiān) 王剛

據(jù)介紹，Immortalis-G925是Arm目前性能最強(qiáng)、效率最高的GPU。

與上一代產(chǎn)品Immortalis-G720相比，Arm終端CSS中的Immortalis-G925在各種圖形應(yīng)用中的性能提高了37%；在運行AI/ML網(wǎng)絡(luò)方面，性能顯著提高了36%。

與此同時，在提供與2023年參考平臺相當(dāng)?shù)挠螒蛐阅軙r，Immortalis-G925還能節(jié)省高達(dá)30%的功耗；而在對復(fù)雜對象進(jìn)行光線追蹤，其性能更是提升了高達(dá)52%。

圖：Immortalis-G925整體性能提升

另外，在Arm新推出的GPU中，著色器核心的數(shù)量均已擴(kuò)展。其中，Immortalis-G925可配置10個以上的核心，適用于旗艦智能手機(jī)等高性能消費技術(shù)市場；Mali-G725則可在6-9個核心之間擴(kuò)展，主要針對高端手機(jī)市場；而Mali-G625可在1-5個核心之間擴(kuò)展，適用于智能手表和入門級移動設(shè)備。

圖：Immortalis-G925、Mali-G725和Mali-G625的核心數(shù)

“總的來說，Immortalis-G925出色的游戲和AI性能將帶領(lǐng)我們邁向嶄新時代，為手持設(shè)備打造媲美游戲主機(jī)的圖形效果以及更為智能的應(yīng)用體驗；而Mali-G725和Mali-G625這兩款產(chǎn)品，則可為各類不同級別的設(shè)備帶來出色的游戲體驗?！蓖鮿偙硎?，未來隨著手游和AI工作負(fù)載的不斷演進(jìn)，新一代Arm GPU可提供出色的性能和效率優(yōu)勢，帶來無可匹敵的用戶體驗。

Arm Kleidi——助力AI開發(fā)者加速創(chuàng)新

作為Arm推出的另一款重磅產(chǎn)品，Arm Kleidi對于AI開發(fā)者的重要性不言而喻。

據(jù)安謀科技（Arm China）開發(fā)者生態(tài)高級經(jīng)理李陳魯介紹，Arm Kleidi是一項廣泛的軟件和軟件社區(qū)參與計劃，其軟件庫包含了面向AI工作負(fù)載的KleidiAI和面向運行于Arm CPU上出色的計算機(jī)視覺工作負(fù)載的KleidiCV。該軟件庫可以被直接嵌入到熱門的AI框架中，開發(fā)者無需進(jìn)行任何操作，即可輕松啟用Arm CPU的AI功能，從而快速構(gòu)建AI應(yīng)用，并在盡可能廣泛的設(shè)備上實現(xiàn)最出色性能。

其中，KleidiAI是為了應(yīng)對設(shè)備類型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和推理引擎的爆發(fā)式增長而推出的解決方案，由一系列高度優(yōu)化的AI內(nèi)核組成，可在生成式AI等用例中實現(xiàn)高性能。KleidiAI的最大優(yōu)勢在于能夠大大降低開發(fā)者的門檻，不會給他們額外增加工作量，而是直接與領(lǐng)先的AI框架合作，包括MediaPipe（通過XNNPACK）、LLAMA.cpp、PyTorch（通過ExecuTorch）和TensorFlow Lite（通過XNNPACK），以集成KleidiAI。這不僅加快了開發(fā)流程，還充分釋放了AI性能，使開發(fā)者能夠順利地打造出色的AI體驗。

而KleidiCV是計算機(jī)視覺算法的集大成者，可以對其帶來顯而易見的巨大性能提升。據(jù)官方介紹，OpenCV是全球最大的計算機(jī)視覺庫，里面包含了2500多種算法，為數(shù)十萬開發(fā)者提供支持。而基于KleidiCV集成，OpenCV發(fā)現(xiàn)各種圖像處理任務(wù)的典型性能提升了高達(dá)75%。

總之，Arm Kleidi有助于在使用Arm CPU的各種地方加速機(jī)器學(xué)習(xí)。這一軟件庫的推出，再次突顯了Arm作為端側(cè)生成式AI計算平臺的領(lǐng)先地位。

圖：安謀科技（Arm China）開發(fā)者生態(tài)高級經(jīng)理 李陳魯

可以預(yù)見，在AI時代下，萬億級參數(shù)大模型正在不斷涌現(xiàn)，多樣性算力需求也將逐年增長。憑借上述產(chǎn)品的出色性能表現(xiàn)，以及Arm架構(gòu)的強(qiáng)大實力和領(lǐng)先能力，下一代AI體驗勢必將會迎來重大變革。