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新的 Armv9.3 CPU 集群賦能更智能、更快速、更沉浸式的端側(cè)智能，為消費類電子設(shè)備帶來全新的 AI 體驗 作者：Arm 終端事業(yè)部產(chǎn)品管理高級總監(jiān) Stefan Rosinger 
隨著用戶期待在不連接云端服務(wù)的情況下，能在移動設(shè)備上享有更好的即時響應(yīng)、更智能的個性化服務(wù)，更加實時處理的體驗，使其正迅速成為人工智能 (AI) 的強(qiáng)大載體。與此同時，隨著移動端 AI 體驗從快速響應(yīng)的應(yīng)用、低延遲的 AI 助手，覆蓋到高級相機(jī)功能和實時語音處理，意味著端側(cè) AI 體驗朝向智能化、沉浸式，以及高要求等方向發(fā)展，伴隨而來便是對高性能、高能效邊緣計算的空前需求。 在異構(gòu)計算中，CPU 在推動端側(cè) AI 的持續(xù)轉(zhuǎn)型上扮演關(guān)鍵角色。Arm CPU 驅(qū)動了全球數(shù)十億臺移動設(shè)備，并因以下優(yōu)勢深受數(shù)百萬第三方應(yīng)用青睞： • 在 AI 工作負(fù)載上的卓越性能； • 針對實時 AI 應(yīng)用的優(yōu)化推理能力； • 面向資源受限設(shè)備的出色能效； • 具備跨生態(tài)系統(tǒng)與市場的可擴(kuò)展性。 Arm C1 CPU 集群是 Arm Lumex 計算子系統(tǒng) (Compute Subsystem, CSS) 平臺的組件之一，也是首個基于 Armv9.3 架構(gòu)的CPU 系列產(chǎn)品。該集群是 Arm 針對移動設(shè)備市場性能最強(qiáng)的新一代 CPU，旨在全面釋放端側(cè) AI 的潛力，進(jìn)而提升用戶體驗。 面向 AI 時代的高性能 Arm C1 CPU 集群 最高性能的 Arm C1 CPU 集群集成了新的 C1-Ultra CPU，以及可靈活組合的C1-Premium、C1-Pro 與 C1-Nano CPU 核心，能夠根據(jù)合作伙伴的特定需求，實現(xiàn)性能和能效提升。同時，C1 CPU 通過 Armv9 架構(gòu)直接內(nèi)建第二代 Arm 可伸縮矩陣擴(kuò)展 (SME2)，這為加速 AI 體驗帶來了革新突破。 針對生成式 AI、語音識別、典型的機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 和計算機(jī)視覺 (CV) 等工作負(fù)載，啟用 SME2 的 Arm C1 CPU 集群在同等條件下，能比上一代 CPU 集群帶來五倍 AI 性能提速。此外，借助 SME2，該 CPU 集群實現(xiàn)了多達(dá)三倍的能效優(yōu)化。而上述的 AI 性能和能效改進(jìn)能為用戶帶來更流暢、響應(yīng)更迅速的端側(cè)體驗。 Arm C1 CPU 集群在實際用例中表現(xiàn)突出。在行業(yè)領(lǐng)先的性能基準(zhǔn)測試，該 CPU 集群在同等條件下，相較于上一代 CPU 集群性能平均提升 30%，在游戲和視頻流媒體等應(yīng)用中平均提速 15%。與此同時，在日常移動端工作負(fù)載（如視頻播放、社交媒體、網(wǎng)頁瀏覽）中，該 CPU 集群在同等條件下，相較于上一代 CPU 集群功耗平均降低 12%。
Arm C1 CPU 系列在關(guān)鍵場景中發(fā)揮性能與能效優(yōu)勢 除了作為性能最強(qiáng)的 Arm C1 CPU 集群外，C1 CPU 還可擴(kuò)展至各個級別的消費類電子和移動設(shè)備，為多樣化的端側(cè)工作負(fù)載提供不同水平的性能、功耗和面積效率。 借助 SME2 內(nèi)置 AI 加速 得益于 SME2 內(nèi)置的矩陣擴(kuò)展，Arm C1 CPU 能夠加速 AI 功能，包括涉及大量矩陣運算的大語言模型 (LLM)、媒體處理（圖像與視頻）、語音識別、計算機(jī)視覺、實時應(yīng)用（AI 助手、計算攝影與 AI 濾鏡）以及多模態(tài)應(yīng)用等。SME2 是在 SME 基礎(chǔ)上進(jìn)行了全新的智能升級，能提升性能、降低內(nèi)存占用，并使端側(cè) AI 運行得更為流暢，尤其是在音頻生成、攝像頭推理、計算機(jī)視覺及即時聊天等高實時性要求的應(yīng)用中。 對于 Arm 合作伙伴和開發(fā)者生態(tài)系統(tǒng)而言，相較于未啟用 SME2 特性的硬件，這些提升能顯著加速不同工作負(fù)載和用例中的 AI 性能，包括： • 在 Whisper Base 上處理語音工作負(fù)載時，延遲降低 4.7 倍； • 在 Google Gemma 3 模型上進(jìn)行聊天交互，AI 性能增長 4.7 倍； • 在 Stability AI Stable Audio 模型上生成音頻，速度提升 2.8 倍。
移動端開發(fā)者無需修改代碼，就可通過 Arm KleidiAI 與主流 AI 框架（包括阿里巴巴 MNN、Google LiteRT 和 MediaPipe、Meta llama.cpp 以及微軟 ONNX Runtime）以及運行時庫（如 Google XNNPACK）的集成，直接使其應(yīng)用能獲取 SME2 的性能優(yōu)勢。換言之，當(dāng)開發(fā)者選用這些AI框架和運行時庫進(jìn)行應(yīng)用構(gòu)建時，SME2 便已直接嵌入至其軟件棧中。 部分谷歌的應(yīng)用已啟用 SME2，因此當(dāng)搭載 SME2 硬件的新一代安卓智能手機(jī)面世時，它們即可從更優(yōu)異的 AI 特性中獲益。與此同時，SME2 不僅面向旗艦及高端智能手機(jī)，未來的中端設(shè)備也將集成 SME2 增強(qiáng)型硬件，從而提升 AI 計算性能。 Arm C1-Ultra 與 C1-Premium 實現(xiàn)出色的性能峰值與持續(xù)性能表現(xiàn) 新一代高性能旗艦 CPU Arm C1-Ultra 專為要求嚴(yán)苛的 AI 任務(wù)和工作負(fù)載而設(shè)計。C1-Ultra 的推出，讓 Arm 持續(xù)保持連續(xù)六年的兩位數(shù)性能提升的發(fā)展勢頭，其單線程峰值性能較上一代 Arm Cortex-X925 CPU，提升高達(dá) 25%。這一性能躍升的主要驅(qū)動力來自兩位數(shù)的每時鐘周期指令數(shù) (IPC) 增長。正如此前《內(nèi)有劇透！打造高性能、高能效移動計算的關(guān)鍵是？》一文所述，IPC 對實際移動端用例至關(guān)重要，因為它能提供以下優(yōu)勢： • 在關(guān)鍵時刻和關(guān)鍵場景中實現(xiàn)峰值性能； • 在移動設(shè)備功耗范圍內(nèi)提升性能表現(xiàn)； • 降低固定計算需求的能耗。
除單線程性能提升外，相較于 Cortex-X925，Arm C1-Ultra 在各類基準(zhǔn)測試、AI 工作負(fù)載及實際應(yīng)用中均展現(xiàn)出了全面提升。這些突破得益于 C1-Ultra 多方面的設(shè)計優(yōu)化，包括： • 業(yè)界領(lǐng)先的前端設(shè)計，并針對實際工作負(fù)載進(jìn)行優(yōu)化； • 業(yè)內(nèi)最寬、吞吐量最高的微架構(gòu)； • 出色的預(yù)取器，可在面積限制內(nèi)優(yōu)化性能。 Arm C1-Premium CPU 是 Arm 首款次旗艦處理器，其核心面積比包含私有 L2 緩存的 C1-Ultra 核心縮小了 35%。該 CPU 在 SPEC 套件等基準(zhǔn)測試中以更小的占用面積，保持了同等的性能水平，實現(xiàn)了卓越的面積效率。 Arm C1-Pro 實現(xiàn)出色的持續(xù)能效 Arm C1-Pro CPU 在提升性能的同時，把控功耗，在整個功耗范圍內(nèi)實現(xiàn)更高的每瓦性能。該 CPU 在游戲等工作負(fù)載中表現(xiàn)卓越，與上一代的 Arm Cortex-A725 CPU 相比，在相同主頻下持續(xù)性能提升 16%。在視頻播放、網(wǎng)頁瀏覽及社交媒體等用例中，C1-Pro 在同等性能下較 Cortex-A725 的能效提高多達(dá) 12%。在完全不犧牲性能表現(xiàn)的情況下，將新一代的能效水平展現(xiàn)地淋漓盡致。
在微架構(gòu)層面，Arm C1-Pro 引入了增強(qiáng)型分支預(yù)測和內(nèi)存系統(tǒng)更新，尤其適用于實際用例中的多任務(wù)處理。該 CPU 還具有面積優(yōu)化的配置方案，合作伙伴可將其集成到更緊湊的空間中，從而充分釋放 SME2 的性能優(yōu)勢。 Arm C1-Nano 實現(xiàn)極致的能耗及面積效率 Arm C1-Nano CPU 在最小面積占用的條件下，將 Arm C1 系列 CPU 的優(yōu)勢集于一體。借助新的 Arm DynamIQ Shared Unit (DSU)，其能效比上一代 Cortex-A520 CPU 提升了 26%，同時在核心面積縮小 2% 的條件下，實現(xiàn)了性能提升，使其成為可穿戴設(shè)備和緊湊型消費類電子設(shè)備的理想之選。
Arm C1-DSU 實現(xiàn)靈活且可擴(kuò)展的平臺 Arm C1 CPU 集群為移動設(shè)備提供可擴(kuò)展的計算底座，而全新的 Arm C1-DSU 則在其中起到核心作用。C1-DSU 旨在為支持最新的架構(gòu)和新的低功耗特性而設(shè)計，與上一代 DSU-120 相比，其功耗可節(jié)省高達(dá) 26%，同時提升帶寬的擴(kuò)展能力，以支持不同消費類電子和移動設(shè)備市場中各類新型的 AI 工作負(fù)載。無論是旗艦或高端智能手機(jī)、中端移動設(shè)備，還是可穿戴設(shè)備，C1 CPU 集群均能靈活配置。例如，相較于配置上一代 Cortex-A725 和 Cortex-A520 的 CPU 集群，配置 C1-Pro 與 C1-Nano 的 CPU 集群的計算密度可提升兩倍，為中端移動設(shè)備賦予強(qiáng)大的 AI 功能。 端側(cè) AI 革新的核心動力 Arm C1 CPU 集群為未來端側(cè) AI 提供了一切所需：性能、能效、可擴(kuò)展性與內(nèi)置的智能性。借助內(nèi)建的 SME2，以及從 Ultra 到 Nano 的靈活選擇，Arm 致力于提供加速的 AI 體驗，讓人人觸手可及。 全新的 Arm C1 CPU 旨在實現(xiàn)無處不 AI 的世界，賦能定義移動端計算新時代的應(yīng)用、設(shè)備、體驗和特性。Arm 無比期待在不久的將來看到新的 Arm CPU 應(yīng)用于消費類電子設(shè)備中！ |
