Arm打造無束縛、互聯、沉浸式人機交互體驗

近日，一年一度的arm tech day在北京如期舉行。據Arm市場營銷資深總監Ian Smythe介紹，在過去一年里Arm發布了新的IP，公司希望在移動產業不斷創新的同時，能夠帶動其他行業的發展，而且隨著人工智能時代的到來，人機交互方式將會發生極大轉變。從宏觀角度來看，未來的人機交互體驗一定是無束縛、互聯、沉浸式的，要把虛擬世界帶入到現實世界中來。基于這樣的愿景，近期Arm發布了Cortex-A76、Mali-G76和Mali-V76。

Cortex-A76：改變智能移動計算格局

Arm計算產品事業部高級技術副總裁及研究員Peter Greenhalgh介紹，Cortex-A76是DynamIQ技術的CPU，雖然延用了與上一代產品相同的v8.2架構，但是其采用了全新的微處理器架構。Cortex-A76從設計一開始就希望能達到極致性能與省電于一體的目的。與上一代產品Cortex-A75相比，Cortex-A76的性能提升30%，功耗降低40%，機器學習性能提高4倍。

Cortex-A76在微架構上有幾方面的關鍵改進：

① 解耦合分支預測(Decoupled branch prediction)與指令預取(instruction fetch)：設計在高帶寬下隱藏延遲，Cortex-A76前端順序取指組件每個周期能預取4～8個指令，并使用多層式分支目標快取緩存以及混合式間接預測器來維持最高的處理量。

② 譯碼寬度更大：Cortex-A76是Arm首款采用4譯碼寬度核心，每周期處理指令的最大數量進一步增加，每周期高達8個處理作業可分派到亂序執行核心，支持更寬的空間與功耗優化指令窗口。

③ 更高的整數與向量執行處理量：四指令管線整數處理單元內建于核心中，包含3個簡單ALU以及1個多周期整數處理組件，此外，Cortex-A76支持雙指令管線原生式16B向量與浮點運算單元，其處理量是所有先前世代Arm CPU的兩倍。

④ 強化內存系統：整個緩存架構除了針對延遲與寬帶進行協同優化，還配備精密的第四代預取器以及深度內存并行處理功能。

Peter表示，Cortex-A76在性能上取得如此巨大的突破，希望生態系統的合作伙伴可以get到其關鍵創新點，通過實際產品的應用來充分發揮出新架構的優勢。就目前分析來看，Cortex-A76可能會在VR頭戴設備上有所突破。

Arm資深產品經理Espen介紹，Mali-G76是Arm推出的最新旗艦GPU，其采用Bifrost繪圖架構，大大提升了GPU的性能。與上一代產品相比，Mali-G76提升了30%的性能密度以及30%的能源效率，在機器學習能力方面是Mali-G72的2.7倍。

Mali-G76支持int8 dot，這對于機器學習的性能具有非常大的幫助，而且它還配備了雙材質貼圖對映器(texture mapper)，增加了數據吞吐量，處理量是Mali-G72的2倍，效率得到大幅提升。同時，為了改進性能密度與耗電，Arm還著手優化緩存器，使用數量減半但容量較大的緩存器庫區，以此來改進空間與功耗效率。

取樣地址的可變預載一直是GPU的一個難題，因為可變式插值運算通常是在像素中心執行，但一旦啟用取樣頻率著色功能，可變插值運算就能在取樣地址執行。編譯程序必須在指令內對插值運算地址進行編碼，也必須輸出兩個不同的著色器變量，避免對是否能使用樣本-頻率著色產生混淆。在Cortex-G76中，這個問題得到了解決，其中配置了區塊深度緩沖區空間，以便進行執行深度預載。有了這一步驟，深度預載就能在算出法向片元之前完成，因此就能避免相依延遲的狀況，進而提高了GPU在處理復雜內容時的性能。

Arm中國區域市場經理王田介紹，近期推出的高端視頻處理器Mali-V76能夠為高端智能手機、數字電視以及其他設備提供包括8K在內的下一代視覺體驗。4K還未成為標配，Arm已經鎖定了8K市場，因為Arm作為IP供應商，必須提前兩年甚至更早來應對未來的需求。

8K60規格串流需要的帶寬是4K60格式的4倍，為此Arm加入了額外的AXI總線，使得處理量增加了一倍，另外還把整個視頻流水線的行緩沖區從4096個像素增加到8192個。行緩沖區用來存放一整行像素的數據，因此一條8K畫面的行，其長度會是4K畫面的行的2倍，從而帶來額外的效能提升。

受益于Arm具有固件和硬件無縫整合的優勢，隨著Arm不斷更新固件，Mali-V76的編碼質量比Mali-V61躍升了25%。對于眨眼會造成畫面不連貫的情況，Cortex-V76也能解決，通過在其內部建立一個連接通路，來消除許多微不足道的視覺瑕疵，提升視覺質量，所有精彩瞬間都可以捕捉到！