Arm發表全新Cortex-A78、Cortex-X1處理器，偕同Mali-G78、Ethos-N78帶來更高效能

雖然Computex 2020受到武漢肺炎影響而延期，但Arm仍照慣例在這個時間點發表全新的處理器IP，今年Arm除了帶來全新Cortex-A78處理器，還有具備更高效能的Cortex-X客製化處理器方案，此外還有旗艦級Mali-G78繪圖處理器與Ethos-N78類神經網路處理器，能帶來更充配的圖形與AI推論效能。

Cortex-A78效能、效率都提升

Arm在2019年Computex期間發表了Cortex-A77與Mali-G77等產品，在今年同一時間則發表了它們的後續產品。

相較於前代的Cortex-A77，Cortex-A78能夠增加20%持續效能（Sustained Performance，指可以在行動裝置上常時維持的效能表現），並提升15%面積效率，可以在提供相同效能的前提下縮小處理器尺寸，對於「寸土寸金」的行動裝置處理器、SoC來說是個相當重要的特點。

在電力效率部分，官方則表示能在消耗一半的電量的情況下帶來於前代產品相同的運算效能，不但能夠有效延長電池壽命，也可發揮降低運作廢熱的效果，同樣也是行動裝置相當關鍵的需求。

▲ Arm發表全新Cortex-A78、Mali-G78、Ethos-N78等行動運算IP。

▲ 相較於前代處理器，Cortex-A78具有20%持續效能增益。

▲ Cortex-A78同時也有15%面積效率增益。

高度彈性客製化處理器組態

這次發表的一大亮點就是Cortex-X客製化處理器，它是由2016年所推出的「Built on Arm Cortex Technology」計劃發展而來，讓廠商在選用Arm處理器IP時能夠更更多彈性與擴充性選項，以利追求最高效能。

這次發表的Cortex-X1是首款客製化解決方案的處理器，超越一般Cortex產品的規劃方向，能夠提供客製化與差異化的處理器解決方案，針對特定的使用情境提供更高運算效能。

Cortex-X1的應用目標鎖定旗艦級智慧手機、其他高效能行動裝置或是大螢幕裝置，其峰值效能比Cortex-A77高出30%，能夠強化單執行緒程式執行效能，滿足特定應用需求與使用情境。

它能在DynamIQ異質運算多核心處理器組態下，與其他不同的處理器混合搭配，並且沒有先天配置限制。例如使用1個Cortex-X1核心搭配3個Cortex-A78核心，或是於電力、散熱條件許可的情況下，在SoC中搭載2個甚至更多Cortex-X1核心，具有高度客製彈性。

與Arm先前推出的客製化指令集不同，客製化處理器的主要目標在於提供效能更高的處理器核心，以滿足「大型裝置」高負載運算的需求，而客製化指令集則是針對IoT、嵌入式系統等「小型裝置」，針對電力效率與用途所衍生的不同需求，進行客製化設計，在概念上不完全相同。

▲ Cortex-X系列處理器有助於客製化與差異化的SoC設計。

▲ Cortex-X1的設計概念是要帶來突出的極致運算效能，與前代的Cortex-A77處理器鄉比能能帶來30%峰值效能增益。

▲ Cortex-X1能帶來更高的效能表現，但當然也會伴隨耗電、廢熱、處理面積等問題，不過只要在設計晶片的時候考量這些因素，還是能夠自由搭配不同數量的Cortex-X1核心。

Mali-G78帶來主機級遊戲圖像品質

Arm去年推出的Mali-G77繪圖處理器捨棄舊有Bifrost架構，改採全新Valhall架構，這次推出的Mali-G78則以Mali-G77為基礎，最高可以採用24核心組態，透過非同步技術、強化圖型模組、像素相依性追蹤等技術強化效能表現，能夠帶來25%繪圖效能增益。至於電力效率則有30%的提升，能夠發揮延長行動裝置電池續航力的效果，讓使用者不受時間限制享受遊戲與視聽娛樂。

另外除了旗艦級的Mali-G78，Arm也同步推出次高階的Mali-G68，它繼承所有Mali-G78的最新功能，主要差別在於最高只支援6核心組態，雖然效能上勢必與Mali-G78有段落差，但可以在更具價格競爭力的主流級SoC有所發揮。

繪圖處理器除了負責圖型運算之外，由於目前許多臉部辨識、影像處理、AR擴增實境等機器學習的功能會利用繪圖處理器進行運算，所以也使用AI功能的效能有所幫助。根據官方提供的數據，Mali-G78較Mali-G77能夠提升15%機器學習效能，有助於讓裝置運作更加流暢。

此外Arm也為遊戲開發者提供免費的Performance Advisor工具（整合於Arm Mobile Studio），能夠快速偵測效能瓶頸與即時提出報告，協助開發者改善程式並最佳化工作流程。

▲ 繪圖處理器的效能左右遊戲、機器學習、AR擴增實境、VR虛擬實境等應用的體驗。

▲ Mali-G78支援24核心組態，相對於前代產品可以提供25%效能增益。

▲ 它能針對複雜的遊戲場景帶來更顯著的效能提升，在不同遊戲下與Mali-G77相比能帶來6~17%不等的效能提升。

▲ Mali-G68更具定位彈性，適合應用於主流級SoC產品。

▲ Mali-G78在機器學習部分則有效能15%提升，能強化行動裝置AI應用。

▲ 遊戲開發者能在Performance Advisor的協助下輕鬆進行程式最佳化。

最高提供10TOPs效能

針對AI運算推出的全新Ethos-N78類神經網路處理器（NPU）也帶來了許多技術提升，與前代Ethos-N77相比最高能提供2倍峰值效能，並提升25%面積效率，此外全新的壓縮技術也能降低存取資料的效率，並節省40%記憶體傳輸頻寬，有助於提升整體效能與功耗表現。

Ethos-N78也提供介於1~10TOPs間的多種效能配置，以利在不同應用程式上兼顧效能表現以電力消耗，若程式不支援類神經網路處理器，Ethos-N78也能與Cortex-A處理器偕同運作，以擴大程式相容性。

▲ Ethos-N78類神經網路處理器可以帶來更優異的AI運算效能，並與Cortex-A處理器偕同運作以相容各類AI應用程式。

Arm台灣應用工程總監徐達勇在專訪中表示，目前許多針對行動裝置開發的AI程式對於效能需求都在10TOPs以下，因此Ethos-N77已經能滿足絕大多數使用者的需求，而開發者也能透過完整的Arm NN、CMSIS NN等開發環境便捷地開發AI程式，並將程式部署至各種只有Cortex-A處理器或具備Ethos-N類神經網路處理器的裝置，大幅降低程式開發障礙。