Armv9 - AI geeignete CPU-Architektur

Die Arm-Architekturversion 9 (Armv9) wurde im März 2021 vorgestellt und markiert einen Meilenstein in der Weiterentwicklung der Arm-Prozessorarchitektur. Sie bringt Verbesserungen in Bezug auf Leistung, Sicherheit und die Unterstützung moderner Workloads wie Künstliche Intelligenz (KI) mit sich.

Neuerungen und Weiterentwicklungen gegenüber Armv8

Die im März 2021 vorgestellte Arm-Prozessorarchitektur Armv9 bringt im Vergleich zur Vorgängerversion Armv8 drei zentrale Weiterentwicklungen mit sich.

Eines der auffälligsten Merkmale der Armv9-Architektur ist die Einführung der Confidential Compute Architecture (CCA). Dieser neue Sicherheitsstandard stellt sicher, dass Daten nicht nur im Ruhezustand oder während der Übertragung, sondern auch während der Verarbeitung geschützt werden. Arm CCA verwendet sogenannte Realms. Hierbei handelt es sich um isolierte Umgebungen innerhalb eines Prozessors, die sensible Daten von der übrigen Infrastruktur abschirmen. So können kritische Daten in Umgebungen wie der Cloud oder in gemeinsam genutzten Infrastrukturen sicher verarbeitet werden.

Zwar wurden die skalierbaren Vektorerweiterungen (SVE) bereits im Vorgängerstandard Armv8 eingeführt, doch Armv9 baut mit SVE2 darauf auf, um eine verbesserte Parallelverarbeitung von Daten zu ermöglichen. SVE2 wurde entwickelt, um die wachsenden Anforderungen moderner Anwendungen zu erfüllen, insbesondere im Bereich maschinelles Lernen und digitale Signalverarbeitung. SVE2 optimiert die Fähigkeit, mehrere Datenpunkte gleichzeitig zu verarbeiten, was besonders bei der Durchführung komplexer Berechnungen für KI, Bildverarbeitung und Videocodierung von Vorteil ist.

Der wohl wichtigste Bereich von Armv9 betrifft verschiedene Optimierungen für künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen (ML). Der Bedarf an spezialisierten Rechenleistungen für KI-Workloads hat in den letzten Jahren stark zugenommen, da Anwendungen wie Sprachverarbeitung, Bildverarbeitung oder generative KI immer mehr Verbreitung finden. Durch die verbesserten Fähigkeiten von Armv9 zur Verarbeitung von Vektordaten, die über SVE2 bereitgestellt werden, können neuronale Netze und maschinelle Lernmodelle auf Arm-Servern effizienter und schneller ausgeführt werden. Dies reduziert nicht nur die Latenz, sondern auch den Energieverbrauch, was besonders in mobilen Geräten und eingebetteten Systemen von Vorteil ist.

Die größten Vorteile von Armv9

Die Einführung von Armv9 bringt eine Reihe von Vorteilen, sodass die Architektur sowohl für spezialisierte Rechenanwendungen als auch für den allgemeinen Einsatz bestens geeignet ist. Folgende Punkte zeichnen die neueste Arm-Version besonders aus:

Erweiterte Sicherheit: Dank der neuen Confidential Compute Architecture (CCA) können Unternehmen und Organisationen ihre Daten sicherer als je zuvor verarbeiten. Es wird ermöglicht, sensible Daten selbst in gemeinsam genutzten Cloud-Umgebungen zu schützen, was ein großer Schritt in Richtung „Zero Trust“-Infrastrukturen ist.

Verbesserte Leistung für spezialisierte Workloads: Armv9 bietet dank der SVE2-Erweiterungen eine erhebliche Steigerung der Rechenleistung. Besonders zum Tragen kommt dies bei Anwendungen, die hohe Datenmengen parallel verarbeiten müssen. Dazu gehören KI-Modelle, Videoverarbeitung und wissenschaftliche Berechnungen.

Optimierte Energieeffizienz: Eine der großen Stärken aller Arm-Architekturen ist die Energieeffizienz. Armv9 setzt diese Tradition fort und bietet trotz der Leistungssteigerungen eine optimierte Energieverwaltung. Diese Effizienz macht Armv9-Prozessoren besonders attraktiv für mobile Geräte, eingebettete Systeme und das Internet der Dinge (IoT).

Die wichtigsten Einsatzgebiete von Armv9

Dank ihrer Vielseitigkeit und Leistungsfähigkeit findet die Armv9-Architektur in zahlreichen Anwendungsbereichen Einsatz. Die zwei relevantesten Einsatzgebiete sind dedizierte Server und künstliche Intelligenz.

Dedicated Server

Armv9 wird in dedizierten Servern eingesetzt, die in Rechenzentren und von Cloud-Anbietern bereitgestellt werden. Da Armv9 sowohl mit hoher Leistung als auch mit Energieeffizienz aufwarten kann, eignet die Architektur sich hervorragend für spezialisierte Aufgaben und Workloads, die in modernen Rechenzentren benötigt werden. Cloud-Anbieter profitieren von den geringeren Betriebskosten, die durch den reduzierten Energieverbrauch der Prozessoren möglich sind, während Kundinnen und Kunden Vorteile aus der verbesserten Leistung und Zuverlässigkeit ziehen.

Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen

Die Optimierungen von Armv9 für KI und ML machen diese Architektur besonders geeignet für Anwendungen im Bereich der künstlichen Intelligenz. Durch die Unterstützung von SVE2 können KI-Algorithmen schneller und effizienter ausgeführt werden, was die Verarbeitung großer Datenmengen und die Durchführung komplexer Berechnungen ermöglicht. Dies ist ein wesentlicher Vorteil für KI-basierte Dienste wie Sprachassistenten, Bildverarbeitung und automatisierte Entscheidungsfindung.