自2011年發表Armv8架構後，睽違10年，安謀(Arm)推出Armv9架構，以滿足客戶對安全性、人工智慧(AI)與各種特殊運算任務的需求。Armv9建立在Armv8的基礎上，所有針對Armv8架構所編寫的軟體，都可以直接移植到Armv9，但如果要使用Armv9所具備的各種先進安全功能，除了硬體必須更新外，軟體亦需進行一定程度的修改。但有鑑於駭客攻擊事件層出不窮，業界人士預估，為了提高系統安全性，即便需要投入對應的研發資源進行升級，安謀生態系統中的軟硬體業者，都將對導入Armv9架構抱持相當積極的態度。
安謀執行長Simon Segars表示，展望由AI定義的未來，必須鞏固尖端運算的基礎，以因應即將到來的獨特挑戰。Armv9將成為接下來3,000億顆基於Arm架構晶片的先驅。這些晶片將由來自對於普遍、特定、安全與強大處理力的需求所驅動，同時建構在通用運算的經濟效益、設計自由度與容易取用等特性上。
基於Arm架構的晶片出貨量持續攀升，過去五年已出貨超過1,000億顆基於Arm架構的晶片。以此推估，未來的數位資料在其生命週期中，都必然會在某個階段使用Arm的技術來處理。也因為Arm架構將無所不在，使Arm有更大的責任，必須推出更安全、更高效能的Armv9架構。隨著AI、物聯網與5G在全球的強勁發展，Armv9將加速從通用運算轉為特定運算的應用。
Armv9架構大幅強化安全功能
為了面對當今最大的科技挑戰－亦即保護全世界的數據，Armv9架構藍圖中，包含了Arm機密運算架構(CCA)。機密運算是在硬體架構的安全環境中執行運算，以協助保護部份使用中的程式碼與數據不被存取或修改，甚至是具有特殊權限的軟體，例如作業系統(OS)，也無法像現在這般，任意存取被機密領域保護的資料或程式碼。
Arm CCA將導入動態設置機密領域的概念，讓所有應用程式皆能在非安全與安全世界中使用。例如，在商業應用裡，機密領域可以在系統中保護使用中、閒置與傳輸中的具商業敏感性的數據與程式碼。Pulse近期的調查顯示，超過90%的企業決策者表示，若企業具備機密運算，將能降低在安全方面投入的成本，轉而大幅提高對工程創新研發的資源。
微軟(Microsoft) Azure Edge與平台事業部企業副總裁暨技術長Henry Sanders表示，我們無法以一體適用的解決方案，應對從終端到雲端越來越複雜的使用場景。因此，異質運算變得越來越無所不在，而它也需要硬體與軟體開發人員間更大的綜效。安謀與微軟密切合作開發出來的Armv9機密運算功能，即是一個很好的硬體與軟體展現綜效的實例。安謀具有獨特的地位，能在生態系核心加速異質運算，並在驅動數十億個裝置的架構平台上促進開放創新。
除了CCA之外，由於對記憶體的攻擊層出不窮，Armv9也對記憶體上的資料進行更周全的防護。藉由與Google合作，Armv9將具有記憶體標籤(Memory Tagging Extensions, MTE)延伸指令功能，每個記憶體位址都將帶有標籤跟對應的密鑰，必須具有正確的密鑰，才能讀取該位址上儲存的資料，大幅提高駭客對記憶體進行攻擊的難度。目前在Android 11與OpenSUSE上已搭載了MTE，Armv9架構則會全面支援此一延伸指令。
無所不在的AI需要對應及可擴充的解決方案
AI工作負載具有無所不在且種類繁多的特性，因此需要更多元與特定的解決方案。到2020年代中期，全球預計將有超過80億個正在使用且具備AI功能的語音助理裝置，且90%或更多的終端裝置應用將包含AI元素以及基於AI的介面，如視覺或語音。
為了對應這個需求，Arm與富士通合作並研發可擴展的向量延伸指令集(SVE)技術，該技術成為全球速度最快的超級電腦富岳的核心。在SVE的基礎上，Armv9將包含這些延伸指令集的進階版本SVE2，以便在廣泛的應用情境中，實現強化機器學習(ML)與數位訊號處理(DSP)能力。
SVE2可強化在CPU上運行的5G系統、虛擬與擴增實境，與機器學習等工作負載的處理能力，例如影像處理與智慧家庭應用。在未來幾年內，Arm將大幅強化CPU內部的矩陣乘法能力，進一步擴展Arm的AI技術能力，同時持續推動在Mali GPU與Ethos NPU的AI創新。
透過系統設計讓效能極大化
在過去五年間，Arm架構每年為CPU提供的效能提升都超越業界平均速度。Arm也將在Armv9世代維持這樣的速率，預計未來兩代的行動與基礎架構CPU，都將有超過30% 的效能提升。
然而，隨著產業從通用運算朝向無所不在的特定處理發展，每年兩位數的CPU效能提升已經不夠。除了強化特定處理能力，Arm的全面運算設計方法藉由聚焦系統層級的硬體與軟體最佳化以及應用場景效能的提升，加速整體運算效能。
藉由將全面運算的設計原理應用到針對汽車、終端、基礎架構與物聯網解決方案的所有IP產品組合，Armv9系統層級技術將橫跨所有IP解決方案，並最佳化個別IP的表現。此外，Arm也正在開發多項技術，以提升頻率、頻寬、快取大小並降低記憶體延遲，極大化基於Armv9架構的CPU效能。
聯發科力挺 Armv9晶片年底前發表
在Armv9架構發表會上，聯發科技術長周漁君亦透過影片為安謀站台。周漁君指出，聯發科與Arm在行動裝置、筆電到數位電視等多項產品方面，已密切合作多年。Arm 架構的可擴充性、效能表現以及設計創新，都是協助聯發科擴展產品系列的關鍵。Armv9架構的推出，將在次世代天璣 5G 系列產品的性能表現與使用者體驗的提升上，扮演重要角色。聯發科預估，該公司第一款基於Armv9架構的晶片產品，將在2021年底前發表。
