近年來(lái)，幾乎進(jìn)入了“全員NPU的大數(shù)據(jù)時(shí)代”，華為、海思、三星、阿里、寒武紀(jì)……NPU作為手機(jī)、云端重要的組成部分，迎來(lái)了大爆發(fā)。但目前來(lái)說(shuō)，整體的硬件還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的硬件標(biāo)準(zhǔn)，也鮮有完整生態(tài)支持，所以市場(chǎng)需要的是一套軟件硬件相結(jié)合的，能夠發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的力量。

主流市場(chǎng)NPU、GPU、DPU三箭齊發(fā)

10月23日，Arm在2019年度技術(shù)論壇上發(fā)布了三款面向主流市場(chǎng)的IP，包括全新的NPU產(chǎn)品，Ethos-N57和N37；首款基于Valhall架構(gòu)的GPU，Mali-G57 GPU；目前為止單位面積效率最高的顯示處理器DPU，Mali-D37。

圖1：Arm發(fā)布面向主流市場(chǎng)的NPU、GPU、DPU新IP

據(jù)Arm市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)副總裁Ian Smythe介紹，該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念主要為主流設(shè)備帶來(lái)最極致的體驗(yàn)，針對(duì)不同市場(chǎng)，希望根據(jù)客戶(hù)所需處理能力，提供有效的IP，既能夠合理控制成本，又能達(dá)到客戶(hù)期待的性能。正如上文所述，Arm的目標(biāo)就是發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的力量，將軟硬件結(jié)合來(lái)提升使用體驗(yàn)。

據(jù)了解，此前Arm曾發(fā)布過(guò)高端市場(chǎng)所用IP，此次發(fā)布主要針對(duì)主流市場(chǎng)，通過(guò)Arm的標(biāo)準(zhǔn)化和強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)，使市場(chǎng)可獲得更加極致的體驗(yàn)。值得一提的是，這幾款產(chǎn)品均可基于最新開(kāi)源的通用軟件Arm NN上開(kāi)發(fā)。

具有智能數(shù)據(jù)管理的Ethos-N57/N53

Arm ML事業(yè)群商業(yè)與營(yíng)銷(xiāo)副總裁Dennis Laudick介紹，此前曾發(fā)布過(guò)名為Arm ML處理器的NPU IP，此次擴(kuò)充主流市場(chǎng)產(chǎn)品IP后，現(xiàn)稱(chēng)之為Ethos系列產(chǎn)品，而原Arm ML處理器現(xiàn)名為Ethos-N77。當(dāng)然，主流市場(chǎng)推出的IP則分別為Ethos-N57和Ethos-N37。

他表示，本次發(fā)布的Arm Ethos-N57與N37與N77擁有相同的新架構(gòu)，具體來(lái)講Ethos-N77主要針對(duì)最高端、性能要求最高的市場(chǎng)；Ethos-N57針對(duì)主流市場(chǎng)，這款產(chǎn)品非常完美地實(shí)現(xiàn)了性能、成本以及功耗的均衡；Ethos-N37則針對(duì)低端市場(chǎng)，也就是對(duì)成本極端敏感的市場(chǎng)。

據(jù)Dennis Laudick介紹，Arm已發(fā)覺(jué)市場(chǎng)對(duì)NPU的多樣化需求，并且值得一提的是，市場(chǎng)對(duì)性能以及帶寬的需求非常一致， Ethos-N37、N57、N77是針對(duì)性能需求和市場(chǎng)的差異化產(chǎn)品。

圖2：Ethos-N37、N57、N77可針對(duì)多樣化市場(chǎng)需求

據(jù)了解，Arm的NPU產(chǎn)品自Arm ML處理器設(shè)計(jì)之初，重點(diǎn)關(guān)注的是數(shù)據(jù)而非處理，因此在設(shè)計(jì)中更多地注入了智能數(shù)據(jù)管理的功能和理念，包括數(shù)據(jù)敏感型壓縮技術(shù)、高密度剪枝和稀疏功能。

圖3：Ethos-N37、N57、N77擁有智能數(shù)據(jù)管理功能

需要強(qiáng)調(diào)的是，本次Arm推出的NPU產(chǎn)品為通用型產(chǎn)品，旨在硬件標(biāo)準(zhǔn)化。眾所周知華為、海思、三星、阿里、寒武紀(jì)均擁有自己的NPU產(chǎn)品，不過(guò)目前市面很多機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）工作負(fù)載使用的是Arm的CPU，本次發(fā)布的NPU可以將Arm的CPU ML性能進(jìn)一步提升，同時(shí)提供更好的軟件和工具支持。

相比前代提升30%的Mali-G57

Ian Smythe對(duì)現(xiàn)場(chǎng)記者介紹表示，Mali-G57是針對(duì)主流市場(chǎng)的基于Valhall架構(gòu)的GPU。值得一提的是，與前代產(chǎn)品在相似條件下測(cè)試，Mali-G57性能是Mali-G52的1.3倍。

在性能方面，Mali-G57能效比提升了30%，性能密度也提升了30%，機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）性能提升了60%。換言之，用戶(hù)可以獲得更好的圖形表現(xiàn)力和畫(huà)質(zhì)，有效支持不斷增長(zhǎng)的圖形和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）復(fù)雜性。

他表示，Arm Valhall架構(gòu)設(shè)計(jì)之初的宗旨便是把并行最小線(xiàn)程數(shù)量做得越來(lái)越大，使架構(gòu)越來(lái)越寬；另外，盡量簡(jiǎn)化，讓編譯過(guò)程越來(lái)越友好。 

圖4：Valhall的設(shè)計(jì)理念

小型化低功耗的Mali-D37

Ian Smythe介紹表示，Arm的DPU產(chǎn)品要追溯到2013年，在今年同樣發(fā)布過(guò)針對(duì)高端使用場(chǎng)景，特別是VR中應(yīng)用的Mali-D77。而此次發(fā)布的Mali-D37是首款面向主流和入門(mén)級(jí)市場(chǎng)的DPU產(chǎn)品。

圖5：Arm在DPU方面的歷史

Mali-D37的最重要的特點(diǎn)是支持全高清（Full HD）與2K分辨率，16納米制程的面積小于1 mm²。另外，該款產(chǎn)品通過(guò)減少GPU核心顯示工作和內(nèi)存管理功能，功耗最高可降低30%。

開(kāi)源架構(gòu)Arm NN與生態(tài)建立完整工具鏈

Ian Smythe強(qiáng)調(diào)，除了處理器相關(guān)IP的研發(fā)以外，Arm非常注重軟件和生態(tài)系統(tǒng)。事實(shí)上，Arm擁有如此眾多的高性能產(chǎn)品，在強(qiáng)調(diào)軟硬結(jié)合的現(xiàn)今，Arm的開(kāi)源架構(gòu)Arm NN是發(fā)揮硬件性能的關(guān)鍵性鑰匙。

Arm NN是一個(gè)偏向底層的機(jī)構(gòu)，可與高層的機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）或人工智能（AI）框架連接，除此之外，也可連接標(biāo)準(zhǔn)引擎，實(shí)現(xiàn)Arm IP與第三方可配置的IP連接。利用Arm NN可以簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)環(huán)境，加快ML的部署。

值得一提的是，Arm NN的強(qiáng)勢(shì)在于全面化和標(biāo)準(zhǔn)化，在標(biāo)準(zhǔn)化前提下，開(kāi)發(fā)人員可以進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)。當(dāng)然，Arm NN是一個(gè)開(kāi)放開(kāi)源的平臺(tái)，是支持其他第三方處理器的，不過(guò)利用眾所周知Arm的異構(gòu)計(jì)算能力非常強(qiáng)，再結(jié)合其提供的軟件和工具可以發(fā)揮預(yù)期的表現(xiàn)力。

圖6：開(kāi)源軟件Arm NN加快ML的部署

值得注意的是，Arm還宣布與Unity合作。眾所周知，Unity是著名的圖形游戲引擎，Arm一直以來(lái)?yè)碛蟹浅?yōu)良性能的CPU/GPU/NPU IP，根據(jù)Ian Smythe強(qiáng)調(diào)，Arm將進(jìn)一步優(yōu)化Unity引擎，用戶(hù)將獲得更好的性能體驗(yàn)。

圖7：Arm將與Unity合作

將一如既往為中國(guó)市場(chǎng)提供服務(wù)

通過(guò)上文所述，我們明白了Arm首推的主流市場(chǎng)NPU/GPU/DPU IP可以為中國(guó)市場(chǎng)帶來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化的生態(tài)建設(shè)。除此之外，對(duì)于目前許多消費(fèi)者非常關(guān)注的問(wèn)題，在A(yíng)rm 2019年度技術(shù)研討會(huì)上，Arm中國(guó)董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官吳雄昂表示Arm是唯一的非美國(guó)計(jì)算平臺(tái)，經(jīng)過(guò)法務(wù)部門(mén)調(diào)查，Arm v8與未來(lái)的Arm v9都是源于英國(guó)技術(shù)，ARM會(huì)一如既往持續(xù)對(duì)中國(guó)企業(yè)進(jìn)行授權(quán)和服務(wù)支持。

據(jù)了解，目前在中國(guó)擁有超過(guò)200家合作伙伴，中國(guó)客戶(hù)基于A(yíng)rm技術(shù)的芯片累計(jì)出貨量大于160億，在國(guó)產(chǎn)SoC中，有95%是基于A(yíng)rm處理器技術(shù)。吳雄昂強(qiáng)調(diào)，中國(guó)地區(qū)也是ARM的重要市場(chǎng)，占到該公司營(yíng)收20%左右。

另外，此前Arm曾宣布推出PSA認(rèn)證，高速發(fā)展的現(xiàn)如今，這套認(rèn)證可以幫助中國(guó)本土獨(dú)立的IoT生態(tài)體系的建設(shè)。值得一提的是，在中國(guó)有很多其他的品牌廠(chǎng)商、方案解決商有意愿參與PSA認(rèn)證。

今年7月，Arm攜手國(guó)聯(lián)通旗下聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)有限責(zé)任公司宣布部署基于A(yíng)rm Pelion設(shè)備管理平臺(tái)與Mbed OS操作系統(tǒng)所打造的全新物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。該物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是一個(gè)開(kāi)放、共享的平臺(tái)，支持各種種類(lèi)的跨平臺(tái)設(shè)備，如果是基于A(yíng)rm架構(gòu)的設(shè)備，完全可以在Pelion的平臺(tái)上來(lái)實(shí)現(xiàn)端到端的解決方案的開(kāi)發(fā)；如果是基于非Arm架構(gòu)的設(shè)備，Pelion平臺(tái)也可以很好地管理并提供安全的保障。

可以說(shuō)，Arm一直以來(lái)都非常重視中國(guó)市場(chǎng)，同時(shí)Arm從硬件的CPU/NPU/GPU/DPU IP，到軟件的Arm NN、Pelion，再到PSA安全認(rèn)證，可為中國(guó)市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化生態(tài)建立提供非常有利的幫助。

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