从14核CPU到AI游戏，Arm新架构的技术细节全解析

从14核CPU到AI游戏，Arm新架构的技术细节全解析

Arm最新一代的CPU和GPU架构设计有哪些值得关注的技术细节？本文将为您详细解析Arm新架构的命名规则、CPU核心布局、GPU性能提升以及AI加速方案等关键信息。

从X4到X925：命名规则大改背后的逻辑

Arm最新一代产品线的命名规则发生了显著变化。过去，Arm的"超大核"采用独特的单位数命名方式，如Cortex-X1到X4。这种命名方式有两个好处：一是清晰表明架构代次，二是通过独特的命名方式突出超大核的特殊地位。

然而，新一代超大核被命名为Cortex-X925，这一变化引发了关注。Arm方面解释称，新的命名方式旨在体现其相对于以往X系列取得了有史以来最大的代际性能进步。尽管新的命名方式可能让超大核看起来不那么"特别"，但Arm强调Cortex-X925依然是旗舰专属，不会成为通用产品。

此外，Cortex-X925的命名也考虑到了与新的Immortalis-G925旗舰GPU的搭配，便于Arm在推广旗舰组合时让客户和生态伙伴更容易理解。

智能手机CPU核心数量：为何突破8核？

目前，大多数智能手机SoC采用8核CPU布局，但这种布局是否必要值得探讨。实际上，很少有应用能够完全利用8个CPU线程，大多数场景下都是多个应用共享CPU资源。

Arm新发布的终端CSS（Compute Subsystem）支持高达14颗核心，最新的产品组合甚至可以支持12颗Cortex-X925搭配2颗Cortex-A725，组成14核CPU配置。

实际上，制约智能手机SoC核心数量的主要因素是芯片设计时的面积控制需求。为了给其他计算单元（如ISP或NPU）腾出空间，芯片厂商往往不敢突破8核心的限制。

Arm的终端CSS提供了灵活的市场解决方案。例如，Cortex-A725的面积优化实现可以在不降低IPC和能效的情况下缩小面积，鼓励SoC厂商采用更多大核或超大核配置。

GPU性能提升：重视光栅性能而非AI缩放

Arm新一代GPU包含三条产品线：Immortalis-G925、Mali-G725和Mali-G625。虽然Mali-G725在官方资料中没有标注光追支持，但实际上也可以配置为支持光追。

值得关注的是，Arm在GPU设计上选择了务实的路线。Immortalis-G925支持更多着色器数量，底层图块吞吐量和着色器作业分配速度显著提升。通过与Epic Games、Google和联发科的合作，Arm GPU现在可以支持桌面级虚幻5渲染器、Lumen光照解决方案以及安卓动态性能框架。

与PC显卡追求用AI缩放游戏画面不同，Arm选择了实打实地强化GPU的硬件光栅能力，这种做法值得肯定。

AI加速方案：Kleidi的独特优势

Arm的Kleidi软件库专注于提升CPU上的AI性能，不依赖GPU或NPU。这种方案具有以下特点：

1. 广泛的兼容性：Kleidi可以在使用非Arm架构NPU或GPU的SoC上运行，且Arm CPU在移动平台上的普及率更高，易于触及更多设备。
2. 良好的兼容性：支持从最新到Arm V8指令集的CPU，甚至可以使用NEON等老指令集实现AI加速。
3. 易用性：直接与MediaPipe、LLAMA.cpp、PyTorch和TensorFlow Lite等主流AI框架集成，降低开发者的学习成本。
4. 性能提升：通过代码优化，可以在现有机型上实现数十倍的AI生成速度提升。

Arm还与Unity合作开发端侧推理引擎Sentis，可以在所有支持Unity游戏引擎的设备上实现AI游戏体验，将游戏中的AI模型内存占用率降低72.5%，同时提升特定AI框架在游戏中的性能多达660%。

总结

Arm最新一代的CPU和GPU架构设计展现了其在移动计算领域的技术实力。从大胆的CPU核心布局到务实的GPU性能提升策略，再到独特的AI加速方案，Arm的新架构为未来的移动计算平台提供了更多可能性。