Arm's Next Chapter（Arm 的新篇章）

演讲者：Arm 高级副总裁兼基础设施事业部总经理 Mohamed Awad



欢迎各位参加 Arm Tech Symposia 年度技术大会。这对 Arm 而言是一场意义非凡的活动，因为我们可以借此机会与大家谈谈我们的合作伙伴关系，与大家进行交流，分享我们一年来取得的进展。今天我要讲的内容包括：Arm 的新篇章，我们如何定义计算的未来新一轮的技术革新，并且我将谈谈广大的 Arm 技术生态系统。

在新任首席执行官 Rene Haas 的带领下，我们正在开启 Arm 及生态系统的新篇章。Rene 对于我们将如何一起合作定义计算的未来有一个清晰的愿景。我们现在比以往任何时候都更加看重 30 多年前 Arm 成立时的重要原则，并将其映射到今天不断变化的市场环境中。正是这些原则将赋能我们所有人，再次改变世界。通过构建低功耗、高性能架构的基础，我们正在向生态系统中的所有人提供业界领先的计算力，如此一来，我们能够一同打造基于 Arm 技术的新一轮伟大的技术革新。

诚如各位所知，技术在中国愈益重要，在解决人类面临的最大挑战方面，它起到了重要的作用。正因如此，在 Arm 的新篇章中，您可以期待：我们将为各位——我们的合作伙伴——做更多的事情。我们将比以往任何时候更欢迎新的合作伙伴。Arm 在业界拥有独一无二的地位。由于我们广大的计算技术覆盖范围，我们对未来的市场需求和机会有着最前沿的了解。我们利用这些见解为未来几年可能的发展打造基本的构成要素。这是我们目前所看到的：在现代世界中，随着各种计算需求的增加，工作负载已变得更为复杂，在性能和效率需求之间的权衡也是如此。而平衡这些权重和满足这些需求的解决方案是专用处理。我们相信，通过专用处理能力的赋能，我们能使各位合作伙伴在您所关注的每一个应用市场中提供最佳的解决方案。  

专用处理建立在三个关键原则的基础上：第一个原则是：计算。人们对计算有着永不满足的渴望，而我们则致力于满足您的需求。我们并非是把 CPU、GPU、NPU 和机器学习看成是一系列单独的组件，而是采取一种整体的方法，使它们能够结合在一起，以降低复杂性，并确保无缝的和优化的集成。这使您能够更容易、更快速地实现全局计算。第二个原则是：性能。我们致力于提供最佳的性能，无论您的构建目标是什么。我们在 Arm 所做的工作核心和我们 DNA 的基石，是我们低能耗、高性能的计算。在过去的十年中，我们看到手机的性能提升了 110 倍！正是有了这一基础，我们所有人都能把超级计算机装入口袋，而且它对于提供节能技术至关重要，这将在计算发生的任何地方为新一轮革新提供动力。第三个原则是：软件。硬件的好坏取决于为硬件提供动力的软件，我们持续在全球最大的软件开发生态系统之一进行大量投资。有了我们构建和优化的框架、工具和支持，全球数百万 Arm 软件开发者就能够释放硬件的真正潜力。我们相信，专用处理所提供的工作负载优化将决定我们所有人的未来。

我们在计算、性能和软件方面的大量投资，代表着我们持续的承诺：致力于解决行业中日益激增的复杂度，并协助您加快创新的步伐。加快创新的步伐至关重要，因为新一轮技术革新将来自诸位，通过我们的共同努力解锁各种新的能力，使各位有能力做更多的事情。

当您在做更多的事情时，请问自己一个问题：“我想参与的新一轮技术革新是什么？”我们曾一起推动了智能手机革新，相信我们也将以同样的方式推动每一次技术革新的发展。该技术革新将：

•        为全球计算基础设施的新开端提供动力
•        改变汽车行业
•        释放和促成物联网经济的繁荣
•        为移动领域的下一步发展提供动力

让我们先来谈谈全球计算基础设施，以及我们共同取得的成就，更重要的是，未来的机遇。当今的基础设施在新冠疫情期间对所有人都发挥了重要作用，因为越来越多的产品和服务被转移到线上，但随着即将由 5G 带来的数据爆炸，以及对数据中心能耗的担忧，是时候改变全球的基础设施了。

接下来，我们来谈谈将助力您加入这场即将到来的基础设施革新的基本原则和技术。

•        可扩展效率
•        技术领先地位
•        以及快速的创新步伐  

我们的基础设施路线图提供了从云到边缘的可扩展效率和无与伦比的性能。云计算和高性能计算工作负载需要最高的性能，这正是我们 Neoverse V 系列所提供的。我们的 Neoverse V2 CPU 核心在云计算和高性能计算方面的性能居于领先地位。5G 和云网络需要最大的性能功耗比。这正是我们的 Neoverse N 系列的特点。这个始终在线的基础设施能为您想要最小化能耗和运行成本时提供助力。这就是 Arm 的传统优势——以最小的能耗实现卓越的性能。如果您想要在最小的面积内获得最佳的数据吞吐量，可以采用我们的 Neoverse E 系列。正是这种 V、N 和 E 系列的专用化，结合来自我们合作伙伴的定制加速和独特配置，使 Arm 技术成为推动基础设施未来发展的上佳之选。

市场在演变，工作负载也日益复杂。因此，我们携手合作，使各位在我们高性能、高效率的计算基础上，构建专用的工作负载加速器。这是由基于行业标准和协议的总线解决方案所实现，其中的核心是 AMBA CHI。您可以通过以下两种方式之一集成您的加速器。有了 CXL，我们终于能够分解并共享数据中心中的最后一个主要组件——内存。CXL 将让云服务提供商通过池化内存来降低总拥有成本 (TCO)。或者您可以将 AMBA CHI 桥接到 UCIe，以高速度和低延迟的方式来连接加速器 chiplet。UCIe 在控制成本的同时，将助力实现新一代工作负载加速器。这些功能已经内置到我们最新的 CMN mesh 互连 IP 中，并在同一个协议下。这实现了边缘、5G、云和 HPC 领域的芯片多样性的广度，以及快速创新步伐，而这些领域均通过专用处理，而加速发展。

事实上，我可以自豪地说，今天，每个主要的云服务提供商都在为他们的客户提供基于 Arm Neoverse 平台的服务器，并积极在软件生态系统中投资。事实上，每个主要的云原生开源软件项目都已经运行在 Arm 架构上。Arm 软件生态系统不仅规模庞大，而且正在加速发展。近期，我们很高兴地宣布，通过我们的 Works on Arm 计划，软件开发者现在可以免费访问所有主要云供应商基于 Arm Neoverse 的云实例，进行开发。这意味着数以百万计的云原生开发者现在可以轻松地免费访问 Arm 实例，以确保他们的工作负载能够在 Arm 架构上以最好状态运行。无论客户选择哪家公有云服务或使用哪种工作负载，获取由 Neoverse 提供的资源都绝无任何障碍。

现在我们来谈谈 5G。我们现在的网络能支持通畅的流媒体视频、顺畅的视频通话和下载小型应用程序。但是我们需要现代化的基础设施来实现我们对未来的期望。这就是 5G 的用武之地。5G 的部署速度更胜以往。仅去年一年，5G 的部署数量就增加了一倍多。迄今为止，已有超过 210 家运营商在运营 5G，在全世界部署了 11.5 万多个蜂窝基站。但这还远远不够。这就是为什么我们与马衡达 (Tech Mahindra) 合作，通过 Arm 5G 解决方案实验室加速 5G 的部署和使用。这个实验室可提供轻松访问基于 Arm 架构的硬件和软件生态系统，在这里您可以构建和测试端到端 5G 解决方案，完成基准测试，并访问运营商用例和部署的蓝图。事实上，仅在过去一年里就有 120 多家企业签署加入该实验室。上个月，我们从 NTT DOCOMO 和 NEC 看到了非常有前景的成果。通过在 Arm Neoverse 赋能的 AWS Graviton2 实例上运行核心 5G 网络功能，他们发现与传统实例相比，功耗降低了 72%。就在去年，Dish Wireless 宣布他们将利用 AWS 和基于 Graviton 的处理器进行网络部署。他们展示了标准的力量，如 OpenRAN。未来的基础设施，包括 5G 和云，都将建立在 Arm 架构之上，这得益于我们的可扩展效率、技术领先地位和我们生态系统内的快速创新步伐。这一切都来自于庞大且快速增长的开发者生态系统所提供的支持。

我们将共同推动下一轮革新，也就是软件定义汽车的时代。近 100 年来，汽车最复杂的组件一直是内燃机。如今，一辆新车包含数百颗芯片，用来控制从车载信息娱乐系统、到后视摄像头、到 ADAS 的一切。这项技术正在彻底改变汽车，并重新定义消费者与汽车的关系。我们已经在云端启用了这种类型的软件变革，现在我们将在汽车领域进行这种变革。接下来谈谈为什么这很重要。

如今，一辆汽车已经有一亿行代码，而自动驾驶汽车将是其的五倍之多，也就是五亿行代码。车厂正在重新思考他们使用软件的方式，以便使他们与硬件的关系现代化。为此，将会有比以往更多的开发者为汽车应用程序编写代码。事实上，据麦肯锡估计，目前三万名的汽车软件开发者将在 2030 年增长到 25 万名。

那么所有这些开发者将采用什么技术来支持新一代汽车？答案是 Arm。Arm 在现代汽车中已无处不在。我们正在与顶尖汽车半导体和生态系统伙伴合作，在车辆的功耗、成本和散热的限制下，提供所需的计算性能。Arm 技术正被应用于安全气囊系统、发动机控制器、数据通信模块、电动助力转向系统和车身应用：包括座椅、后视镜、天窗和温度控制。Arm 生态系统在车载信息娱乐系统领域占有 85% 以上的市场份额，在大多数高端仪表处于领先地位，在中低端仪表的市场份额也在不断增加。有 55% 的 ADAS 采用了 Arm 架构 。如今，每秒钟就有 50 多个基于 Arm 架构的处理器被安装到汽车上。这真令人难以置信！

我想谈谈两大新兴机遇，它们将推动这一领域的颠覆性变革：电动化和自动化。让我们从对更环保汽车的需求和电动化的竞赛开始说起。德勤预计到 2030 年电动汽车年复合增长率将达到 29%。这是一个巨大的机会。整车厂正在重新设计整个汽车的架构以实现电动化，这需要根本性地重现思考系统的构建和管理方式。所有这些新的精密功能都增加了复杂性。而复杂性的增加就需要一个解决方案，能够将所有这些新功能精简到专用处理系统中。对此问题的行业解决方案被称为分区处理，瑞萨电子、恩智浦和意法半导体等合作伙伴正在开发产品，以实现基于我们 Cortex-R52 与 R52+ 的电动化架构的改变。这增加了区域控制器的安全性，甚至扩展到几乎所有的车辆控制器，包括基于我们的 Cortex-M 处理器的微控制器。如果我们期望汽车更加安全，甚至可能实现自动驾驶，或者在我们分心时阻止我们的危险行为，我们需要提供一套异构计算，它具有验证解决方案所需的一切特性。它需要包括汽车增强型 CPU、ISP 和 GPU。

但所有这些先进的芯片都会产生一个软件问题。解决这个问题的答案是：SOAFEE。携手来自整个汽车供应链的 50 多名成员，我们正共同开发一个标准化架构，利用一套开放标准来开发软件定义汽车中的汽车应用程序。它解决了两个大问题——对可复用、可更新软件的需求，和对敏捷软件开发的需求。我们正在帮助车厂和一级供应商打造世界级的软件。SOAFEE 是实现这一目标的完美答案。在一个通用的标准化平台上，通过云原生方法开发和部署软件是成功创建软件定义汽车的唯一途径。我们将整个汽车行业聚集在 SOAFEE 张开的大伞下，使汽车开发者更容易在这个极具挑战性的领域，为基于 Arm 架构的新一代计算创建和部署应用程序。

我们已经讨论了专用处理如何使您更容易、更快速地交付使汽车更安全、更智能的技术。现在我们来谈谈专用处理能力是如何对我们周围其他设备产生巨大影响的。我说的当然是物联网。我们面临的物联网革新与它自身具备的经济体量密切相关。从智慧城市，到工业自动化和智能家居，相信物联网将改变我们生活的方方面面，让价值链的所有参与者都从中受益。我们相信物联网经济可与智能手机应用程序经济的形态和规模相媲美。麦肯锡估计，物联网经济的价值（包括硬件、软件和服务）将从现在的约 1.5 万亿美元增长到 2030 年的近 13 万亿美元。

Arm 生态系统正处于独特地位，推动并受益于这种增长，原因有三个：首先，我们的生态系统正在部署的计算覆盖范围相当庞大。其次，Arm 的软件开发者生态系统的广度是业界首屈一指的。最后，有了这个生态系统，我们终于能够聚集在一起，把精力集中在真正的差异化上，这样就可以消弭扼杀规模的碎片化。

Arm 架构已是物联网的基石。我们共同服务了 70% 的市场，在 2021 年近 300 亿颗基于 Arm 架构的芯片出货量中，有三分之二被使用于物联网或嵌入式应用领域。但物联网不仅仅是硬件；它也包括软件和服务。为了使物联网发挥其潜力，工作负载将需要跨多个计算层协作，从边缘移动到云，然后再返回。开发者需要走出传统的开发环境，以便他们能够使用新技术。嵌入式开发者将需要欣然接纳现代化的云原生 DevOps 流程和机器学习等事物。Arm 的独一无二是因为扩展物联网所需的所有专业知识和技术都已存在我们的生态系统中。

Arm 虚拟硬件 (AVH) 是一个很好的例子，说明了我们如何从一个软件开发社区汲取经验，从而促成另一个软件开发社区。AVH 使嵌入式开发者能够大规模地进行持续集成等工作。这一直是云原生开发的一部分，但对于大多数嵌入式开发者来说是无法实现的，因为构建和管理一个硬件集群太复杂了。由于不必担心实体硬件的问题，AVH 使数百万希望在边缘侧利用基于 Arm 架构计算的云原生开发者更容易使用嵌入式开发。我们将云原生和嵌入式开发社区结合在一起。结合在一起，这就是解决物联网中最大挑战所需要的，这将带领我们所有人解决最高难度的挑战——碎片化。但我们相当乐观。在物联网中，产业终将通过采用关键标准化来消弭扼杀规模的碎片化。

Matter 协议是物联网行业就物联网解决方案如何快速扩展进行协作的一个很好的例子。它是一种标准方式，用于无缝连接智能家居设备，并确保开机即用的互操作性。由于 Arm 的基础技术和这一生态系统的规模，现在在 Arm 架构上开发和测试新协议的速度比以往任何时候都要快。目前已有 400 多家公司正在与 Matter 合作，先使用 Arm 的技术和工具为他们的创新产品制作原型，然后再进行硬件开发，这既加快了采用速度，也加快了上市时间。最近 Matter 1.0 刚刚发布。我希望很快就能在商店里看到与 Matter 兼容的产品。

现在我们来谈谈 Arm 目前正在推动的另外两个行业标准。Project Cassini 和 Project Centauri 是 Arm 的两项计划，专注于为整个生态系统实现软件利用和规模。通过 Project Cassini，基于 Cortex-A 进行边缘和物联网设备开发的合作伙伴们可以为他们的工作选择合适的硬件，而不必担心必须为每个新平台都移植和维护一堆软件。而针对 Cortex-M，我们最近推出了 Project Centauri。这使得每个软件供应商和各种开发环境都可以利用软件打包格式——CMSIS-Pack（目前已有数千款微控制器和数百款控制板支持该格式）。所有这些项目，包括 AVH、Project Cassini、Project Centauri 等，Arm 在物联网领域所做的一切都专注于同一件事：为我们生态系统的各位，优化、简化和加速设计过程。

而这将我们带到了移动领域的下一个方向：视觉计算和实时 3D。移动领域的革新有一个新的要求。那就是可提供可信的、高画质的、交互式的体验，能被随处部署，从移动设备，到物理世界，到元宇宙。这个新的“必须拥有的东西”是我们 Immortalis GPU 带来的实时 3D——它诞生于游戏领域，但也转而应用在汽车、医疗保健、工业、制造、建筑等行业。我们共同正在安卓上打造最优质的视觉体验——随着对视觉计算需求的增长，我们致力于成为这场令人兴奋的新变革的中心。我们将如何实现这个激动人心的未来？我们需要以不同的方式思考可以部署在各处的底层工具、服务和技术。它必须能够使开发者更容易、更快速地利用整个系统的计算算力。

实现这一目标的关键是 Arm 全面计算解决方案 (Total Compute Solutions, TCS)，该解决方案建立在 Cortex CPU 的基础上，再加上 Arm 互连技术和 Arm GPU。它将工具、软件生态系统、物理 IP 和通用标准结合在一起，将系统视为一个整体，而不仅仅是单一组件，以解决现代工作负载的复杂性。最终的结果是高性能的专用计算能力，它能够解锁更优异的性能，实现更长的电池寿命，以及沉浸式图形，正如我们全面计算解决方案的合作伙伴 MediaTek 及其领先的产品天玑芯片所展示的。这里显示的成果不言而喻。今年推出的 TCS22 在典型的游戏工作负载下，相较于TCS21平均提高了 28% 的性能，并且降低了 16% 的功耗。正如我所提到的，Immortalis 是我们针对高端设备的新旗舰 GPU，它将提供更高的性能和新功能，包括基于硬件的光线追踪、可变速率着色和更多的机器学习等功能。开发者和创作者已经可以使用这项技术，我们知道其成果将是令人惊叹的。性能的可及性也同样套用在最新的 Armv9 CPU 集群（包括 Cortex-X3, A715 和 A510），获得了连续三年两位数的 IPC 增长，这是 Arm 工程团队非常了不起的一项成就。随着这个集群的推出，我们已经完全过渡到 64 位的世界；因此，您现在已经可以利用 64 位带来的性能和安全优势。

最后，我知道大家对 Windows on Arm 非常感兴趣。微软不断在开发者访问方面进行投资，从而扩展 Windows on Arm 开发者生态系统。Project Volterra 就是最新的例子。有了 Windows Dev Kit 2023 开发套件，开发者们现在可以在基于 Arm 架构的 Windows 生态系统中进行开发。

我们今天所谈论的一切，无论是云计算、电动汽车、智能家居还是元宇宙，只有我们为各位合作伙伴提供更多的工具和技术，才能实现这些愿景。今天，我们的解决方案发展的速度更胜以往：具有跨完整子系统的通用工具链，无缝的开发者体验，以及全面的支持，以加速您产品的上市进程。我们继续提供量身定制的解决方案，使从传感器到智能手机，到超级计算机的所有产品的打造变得更容易、更快速。但仅仅这些是不够的，我们还需要做更多。我们已经清楚地听到了您的声音：各位需要 Arm 做得更多，从而帮助您解决这些日益复杂的问题。解决方案需要以市场为导向，这样您才能随时了解客户的需求。为了解决这些挑战，我们需要展示我们的 IP 将如何响应多个计算要件和软件之间增加交互的组合，从而在复杂工作负载下提供更高的性能，同时保持我们一流的计算效率，以在基于 Arm 架构的 IP 上提供最佳的计算系统。

所以我们对基于系统的方法进行了加倍的投入。我们专注于提供计算解决方案，这样当您在 Arm 架构上工作时，就等同于在 Arm 的整体上工作。这意味着您可以从 Arm平台、工具、软件生态系统、支持、处理器（如 Neoverse 和 Immortalis）、通用标准（如 SOAFEE）以及所有解决方案（如全面计算、Arm Flexible Access 和 AVH）中获得一切，而这一切都在一处即可取得。这将使您能够在 Arm 架构上完成最出色的工作，而这只是新篇章的开始。我们计划做的还有更多，以帮助您解决新的挑战，这些挑战是由摩尔定律的变缓、在先进工艺节点上为先进工艺节点进行开发的复杂性、向 2.5D 和 3D 封装的转变等因素共同驱动的。我们迫不及待地想在未来与您分享更多的成果。

在结束之前，我想感谢合作伙伴们几十年来的合作关系。我很清楚，这个生态系统比以往任何时候都要强大。当我们开启 Arm 的新篇章时，对于我们在定义计算的未来中将共同扮演的角色，我感到非常兴奋。

我想再强调一下我在之前说过的话。在 Arm，我们一直期待着为您——我们的合作伙伴——提供支持。我们将共同为生态系统中的各位提供计算性能的领导地位。我们将共同提供支持，赋能这个世界上最大的开发者生态系统之一，以确保您的软件能最好地运行在 Arm 架构上。我们将共同努力，做得比以往更多，以帮助您的产品实现专用化和差异化，同时加快上市进程。

我在这里，满怀信心，充满希望，我们将携手开启新一轮的技术革新。我们将携手构建未来，而 Arm 架构就是未来的基石。