釋放AI潛能，Arm計(jì)算平臺(tái)構(gòu)建計(jì)算與存儲(chǔ)的未來(lái)

　　作者：Arm 物聯(lián)網(wǎng)事部業(yè)務(wù)拓展副總裁 馬健

　　當(dāng)下，我們正處在激動(dòng)人心的人工智能 (AI) 技術(shù)變革初期階段。隨著自然語(yǔ)言、多模態(tài)大模型以及生成式 AI 技術(shù)的加速演進(jìn)，AI 正以前所未有的速度重塑各行各業(yè)。根據(jù) IDC 的預(yù)測(cè)，全球數(shù)據(jù)量將從 2024 年的 159.2ZB 增長(zhǎng)到 2028 年的超過(guò) 384.6ZB，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 24.4%。其中，到 2028 年，預(yù)計(jì) 37% 的數(shù)據(jù)將會(huì)在云端直接產(chǎn)生，而其余數(shù)據(jù)會(huì)從邊緣端和終端直接產(chǎn)生。

　　面對(duì)邊緣數(shù)據(jù)的激增，高效的數(shù)據(jù)處理、低延遲傳輸以及智能、安全的存儲(chǔ)正成為行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。未來(lái)的計(jì)算架構(gòu)不僅要提供更強(qiáng)的算力，還必須更緊密地與存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)合，以確保 AI 模型能夠高效運(yùn)行，同時(shí)優(yōu)化數(shù)據(jù)管理和訪問(wèn)方式。

　　從目前的 AI 技術(shù)發(fā)展方向來(lái)看，一方面，大模型正向通用人工智能 (AGI) 演進(jìn)，探索多模態(tài)、物理 AI 等新方向，并持續(xù)挑戰(zhàn)算力的新極限。另一方面，為推進(jìn)大模型全面部署的進(jìn)程，行業(yè)開(kāi)始邁向深度優(yōu)化和垂直領(lǐng)域定制化，使大模型能走入千行百業(yè)，適應(yīng)移動(dòng)端、邊緣計(jì)算、云端部署等不同場(chǎng)景。

　　DeepSeek 的推出對(duì)全球 AI 市場(chǎng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響：作為一種開(kāi)放的創(chuàng)新技術(shù)，它不僅展示了 AI 在訓(xùn)練與推理過(guò)程中的優(yōu)化潛力，還極大提高了大規(guī)模部署的效率，充分證明了模型能夠在更低成本、更高效能的環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。這一成就對(duì)于推動(dòng) AI 在企業(yè)級(jí)應(yīng)用和邊緣計(jì)算領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用具有重要意義。

　　Arm 計(jì)算平臺(tái)：持續(xù)促進(jìn)從云到端的 AI 優(yōu)化部署

　　在 AI 發(fā)展的初期階段，數(shù)據(jù)中心作為模型訓(xùn)練和初期推理的核心場(chǎng)所，正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)通用芯片在處理計(jì)算密集型的 AI 工作負(fù)載時(shí)顯得力不從心，無(wú)法滿足 AI 時(shí)代對(duì)于高性能、低功耗以及靈活擴(kuò)展性的迫切需求。在此背景下，Arm 計(jì)算平臺(tái)憑借其先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為新一代 AI 云基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展開(kāi)辟了新的范式。從 Arm Neoverse 計(jì)算子系統(tǒng) (CSS)、Arm Total Design 生態(tài)項(xiàng)目到芯粒系統(tǒng)架構(gòu) (CSA)，Arm 進(jìn)行了從技術(shù)到生態(tài)的整體化布局，不僅為 AI 數(shù)據(jù)中心的工作負(fù)載提供了高效、靈活且可擴(kuò)展的解決方案，還幫助合作伙伴專注于產(chǎn)品差異化，為產(chǎn)品上市進(jìn)程提速。

　　AI 推理是 AI 釋放價(jià)值的關(guān)鍵，它正迅速?gòu)脑贫送卣怪吝吘壎�，覆蓋世界的每一個(gè)角落。在邊緣 AI 領(lǐng)域，Arm 憑借其技術(shù)與生態(tài)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，不斷創(chuàng)新，確保智能物聯(lián)網(wǎng)與消費(fèi)電子生態(tài)系統(tǒng)能在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)、于最適合的地點(diǎn)執(zhí)行最優(yōu)工作負(fù)載。

　　為了滿足邊緣 AI 日益攀升的 AI 工作負(fù)載需求，Arm 近期發(fā)布了以全新 Armv9 超高能效 CPU Cortex-A320 以及對(duì) Transformer 網(wǎng)絡(luò)具有原生支持的 Ethos-U85 AI 加速器為核心的邊緣 AI 計(jì)算平臺(tái)。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了 CPU 與 AI 加速器的深度集成。相比去年以 Cortex-M85 搭配 Ethos-U85 的平臺(tái)提升了八倍的機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 計(jì)算性能，帶來(lái)了顯著的 AI 計(jì)算能力突破，可賦能邊緣 AI 設(shè)備輕松運(yùn)行超過(guò) 10 億參數(shù)的大模型。

　　圖：Arm 邊緣 AI 計(jì)算平臺(tái)支持運(yùn)行超 10 億參數(shù)的端側(cè) AI 模型

　　其中，全新發(fā)布的超高能效 Cortex-A320 不僅可以為 Ethos-U85 提供更高的內(nèi)存容量與帶寬，讓大模型在 Ethos-U85 上的執(zhí)行如虎添翼，還支持更大的可尋址內(nèi)存空間，并能夠更靈活地管理多層次內(nèi)存訪問(wèn)延遲。Cortex-A320 與 Ethos-U85 的組合，是運(yùn)行大模型及應(yīng)對(duì)邊緣 AI 任務(wù)所帶來(lái)的內(nèi)存容量及帶寬挑戰(zhàn)的理想選擇。

　　此外，Cortex-A320 還充分利用了 Armv9 增強(qiáng)的 AI 計(jì)算特性以及包括 Secure EL2、指針驗(yàn)證/分支目標(biāo)識(shí)別 (PACBTI) 以及內(nèi)存標(biāo)記擴(kuò)展 (MTE) 等在內(nèi)的安全特性。此前，這些特性已經(jīng)在其他市場(chǎng)得到廣泛應(yīng)用，而 Arm 現(xiàn)在將其引入了物聯(lián)網(wǎng)與邊緣 AI 計(jì)算領(lǐng)域，在提供出色且靈活 AI 性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件負(fù)載更好的隔離與軟件內(nèi)存異常的防護(hù)，提高整體系統(tǒng)安全性。

　　AI 時(shí)代的存儲(chǔ)發(fā)展：存儲(chǔ)、計(jì)算和安全能力的全面升級(jí)

　　隨著 AI 計(jì)算需求的持續(xù)增長(zhǎng)，云邊端在對(duì)計(jì)算能力提出更高要求的同時(shí)，也對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能、密度、實(shí)時(shí)性和功耗等方面提出了更嚴(yán)苛的要求。在傳統(tǒng)模式下，計(jì)算架構(gòu)往往將存儲(chǔ)和計(jì)算相對(duì)分離，存儲(chǔ)設(shè)備僅僅承擔(dān)數(shù)據(jù)存放的角色，數(shù)據(jù)需要在存儲(chǔ)與計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間頻繁搬移，導(dǎo)致“存儲(chǔ)-計(jì)算”之間的瓶頸。然而在 AI 時(shí)代，為滿足數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析、智能管理及高效訪問(wèn)等需求，將存儲(chǔ)置于離計(jì)算單元更近的地方，或讓存儲(chǔ)本身具備計(jì)算能力，變得尤為關(guān)鍵。這樣能夠確保 AI 任務(wù)在最合適的位置得到高效執(zhí)行。

　　從云到端的 AI 計(jì)算，對(duì)存儲(chǔ)吞吐量、延遲、能耗、安全以及諸如 Open Channel 等提升主機(jī)可管理性 (host manageability) 的需求都不盡相同。存儲(chǔ)控制器以及運(yùn)行在存儲(chǔ)控制器中 Arm CPU 上的固件在支持差異化 AI 存儲(chǔ)需求中起到了極其重要的作用。

　　圖：Arm 豐富的 IP 平臺(tái)解決方案為 AI 存儲(chǔ)提供領(lǐng)先的性能及能效

　　事實(shí)上，作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)控制的基石，Arm 一直在為全球存儲(chǔ)控制器和設(shè)備提供高性能、低功耗、安全可靠的解決方案，其中包括：

　　· Arm Cortex-R 系列實(shí)時(shí)處理器擁有最快的中斷延時(shí)和實(shí)時(shí)反應(yīng)速度，被廣泛應(yīng)用于諸多存儲(chǔ)設(shè)備;

　　· Arm Cortex-M 系列嵌入式處理器是后端閃存和媒體控制的熱門選擇，并支持自定義指令，客戶可以針對(duì)獨(dú)特 NAND 介質(zhì)的深度優(yōu)化來(lái)創(chuàng)造差異;

　　· Arm Cortex-A 系列應(yīng)用處理器以高吞吐量流水線設(shè)計(jì)、支持最高處理性能，同時(shí)擁有 ML、數(shù)據(jù)處理軟件和豐富操作系統(tǒng)的堅(jiān)實(shí)生態(tài)支持;

　　· Arm Ethos-U AI 加速器支持每秒 2048MACs 的 Transformer 原生加速，可以助力存儲(chǔ)控制器本身變得更智能;

　　· 此外，還有為數(shù)據(jù)中心量身定制的 Neoverse。我們已開(kāi)始看到 CXL (Compute Express Link) 方面的創(chuàng)新設(shè)計(jì)采用 Arm Coherent Mesh Network (CMN) 與 Neoverse 組合實(shí)現(xiàn)可“組成式”內(nèi)存擴(kuò)展，并融入近存儲(chǔ)計(jì)算的理念，減少數(shù)據(jù)搬運(yùn)。

　　生態(tài)攜手，構(gòu)建 AI 計(jì)算與存儲(chǔ)未來(lái)

　　在專注提供領(lǐng)先的技術(shù)和產(chǎn)品的同時(shí)，Arm 還致力于和生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴攜手共進(jìn)，共同推動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展�；�于 Arm 架構(gòu)的平臺(tái)正被行業(yè)領(lǐng)先的存儲(chǔ)企業(yè)廣泛采用，以優(yōu)化其存儲(chǔ)解決方案。例如，Solidigm 公司最新發(fā)布的 122TB PCIe SSD Solidigm™ D5-P5336 顯著提升了 AI 數(shù)據(jù)中心的能效、存儲(chǔ)密度和性能，其存儲(chǔ)控制器采用 Arm Cortex-R CPU，有效提升了讀寫(xiě)的實(shí)時(shí)性和延時(shí)確定性;慧榮科技 (Silicon Motion) 面向 AI PC 的 SM2508 主控芯片采用了 Arm Cortex-R8 與 Cortex-M0，在能效和數(shù)據(jù)吞吐上實(shí)現(xiàn)了突破，其 SM2264XT-AT 是業(yè)界首款車用 PCIe Gen4 主控芯片，通過(guò)增強(qiáng)的虛擬化來(lái)支持混合關(guān)鍵性工作負(fù)載對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，并可節(jié)省 30% 的能耗;江波龍基于 Arm Cortex-R CPU 打造的 XP2300、ORCA 4836 以及 UNCIA 3836 固態(tài)硬盤(pán)，憑借其大容量與高性能的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于 AI PC、服務(wù)器、云計(jì)算、分布式存儲(chǔ)及邊緣計(jì)算等多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，滿足 AI 技術(shù)的本地化部署需求。

　　此外，在本土存儲(chǔ)市場(chǎng)，大普微、聯(lián)蕓科技、憶芯科技、特納飛、得一微電子、英韌科技等領(lǐng)先的存儲(chǔ)企業(yè)，也都廣泛采用 Arm 技術(shù)打造 SSD 主控芯片與設(shè)備方案。

　　迄今為止，基于 Arm 架構(gòu)和平臺(tái)所應(yīng)用的存儲(chǔ)設(shè)備已近 200 億臺(tái)，其中包括云和企業(yè)級(jí) SSD、車載 SSD、消費(fèi)級(jí) SSD、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和嵌入式閃存設(shè)備。目前，由 Arm 技術(shù)賦能的存儲(chǔ)設(shè)備持續(xù)保持在每日大約 300 萬(wàn)臺(tái)的出貨量。

　　憑借前沿的技術(shù)實(shí)力、豐富的生態(tài)布局、深厚的存儲(chǔ)行業(yè)積累，Arm 正繼續(xù)引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新，賦能 AI 時(shí)代的計(jì)算與存儲(chǔ)發(fā)展。Arm 也將繼續(xù)與合作伙伴攜手，通過(guò)安全、高效的 Arm 計(jì)算平臺(tái)，構(gòu)建 AI 時(shí)代計(jì)算與存儲(chǔ)的新未來(lái)。