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解决5G复杂性挑战 需从根本最隹化平台
处理核心将是关键

【作者: 王岫晨】2020年08月07日 星期五

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从云端运算、云服务、边缘运算等,所有的生态系厂商都会因5G受益。


5G将引爆Edge Computing 的需求,介於终端到云端之间的装置将越来越多。


这不仅是处理器厂商的机会,也是全球产业及台湾产业的机会。


在5G即将来临的前夕,关於5G现阶段发展最重要的瓶颈,也成为业界相关厂商必须尽速加以解决的一大挑战。对於终端用户来说,最直接感受到5G威力的方式,当然就是透过智慧手机,以及生活中无所不在的物联网络。在5G时代,如何让各不同行动终端都能享用到5G带来的综效,处理核心将是最重要的关键。


5G带来全新挑战


图一 :  5G将引爆Edge Computing 的需求,介於终端到云端之间的装置将越来越多。
图一 : 5G将引爆Edge Computing 的需求,介於终端到云端之间的装置将越来越多。

Arm 客户事业群市场行销总监蔡武男指出,5G的高速、低迟延与更多的连结数量,将会带来以下的挑战:


o 同步提升运算与储存能力:可以想见从端到云,5G时代将运算与储存更大量的数据资料。


o 符合能耗与效率的提升与平衡:5G的速度快,装置同时间处理更多资料量,因此耗电量也更大。散热、装置外型(Form Factor)、电池效能等等,都将是额外成本。对系统厂的设计而言,从端到云,如何找到最好的平衡与最隹组合(Right Fit),以符合运算及储存需求(请注意并不见得每样都找是最高效能的)。因此,5G时代的运算需求,将呈现相当多样化。


o 端点运算再要兼顾体积与Form Factor: 从end device来看,若要兼顾能耗与效能的平衡,就还有Size与Form Factor的考量。其中,Form Factor 又与如何能兼顾低耗电与能效来符合系统需求有关。


o 不可妥协的安全防护:晶片设计在高速、高连结的5G时代,以及万物联网的场景下,收集了许多个人的或机密的数据,如何保护隐私、保护关键数据就更为重要。


打造5G解决方案

因应5G运算多样需求

未来新的工作负载是以使用案例为设计基础的,要解决未来的复杂性挑战,必须从根本上最隹化硬体、软体、平台安全性和工具。


未来新的工作负载是以使用案例为设计基础的,要解决未来的复杂性挑战,必须从根本上最隹化硬体、软体、平台安全性和工具。以Arm为例,提供从系统整体出发,结合硬体IP(矽智财)、软体架构和最隹化工具,一次解决未来运算复杂性的「全面运算」(Total Compute)解决方案。


蔡武男认为,Total Compute解决方案能以CPU为任务控制核心,再透过System IP确保AI运算的工作负载能达到最隹分配。整体来说,Total Compute可为开发人员提供一个更容易运用的未来生态系统。碎片化的软体和开发人员生态系统,除面临需提升各种装置的存取效能以推展AI应用的挑战外,复杂的运算又进一步提升效能的需求。


大量的运算效能与能耗效率的提升


图二 :  若要兼顾能耗与效能的平衡,就必须考量Size与Form Factor。
图二 : 若要兼顾能耗与效能的平衡,就必须考量Size与Form Factor。

5G解决方案必须承诺结合整体安全性与系统的改善,并带来大量的运算效能与能耗效率的提升,以确保与合作夥伴所在的生态系,能在各个真实世界的使用场景中,提供更为沉浸的体验。蔡武男以刚发表的Cortex-A78为例,它是 Arm 历来针对行动装置设计出效能最高的 Cortex-A CPU。受惠於在 1 瓦功率消耗下效能比 Cortex-A77 装置增加 20%,以及利用更隹的终端机器学习(ML)效能对运算工作负载进行更有效率的管理, 将带来持续多日、沉浸式的 5G 体验。此外,由於 Cortex-A78 每一瓦可以产出更高的效能,非常适合具有多个或较大萤幕的新型可折叠式装置所带动的更大整体运算需求。



图三 :  5G的各种应用情境
图三 : 5G的各种应用情境

再以基於 Valhall 架构的Mali-G78为例,其绘图效能较前一代又再提升 25%,并可让行动装置电池用得更久,让使用者在行进间可享用更久的视听娱乐体验。对开发者而言,这意谓着可以更容易将他们的最隹化内容无缝运行在 Arm Mali GPU 上。


为终端装置赋予 AI 能量

AI 的发展从云端到边缘端,现在也逐渐延伸到终端装置,为推动装置的智慧转型。Arm 为其 AI 平台新增Arm Cortex-M55 处理器与 Arm Ethos-U55 微神经网路处理器(NPU),并搭配既有完整的硬体 IP、软体框架和生态系统,以极大化物联网终端装置的机器学习表现。


值得关注的5G趋势

要知道2020年5G值得关注的发展趋势,首先要先了解5G的既有特色。以下几点列出了5G的特性与优势。


o 更快的速度:初期传输速度将是4G 的10倍以上,可带动8K、AR/VR的应用。


o 更低的延迟:是4G的1/10,装置与云端之间的互动更快,如mobile gaming将更为快速,使用者体验会更好。其他如运用在医疗,如运用机器手臂执行远距手术,运用在自动驾驶,让云端数据资料可即时传达。


o 更多的连结数量:从端点IoT的应用到云端,将有大幅的演进。如物联网的应用,以及随之而来物联网的安全性。


AI 应用的布局更快、应用场景更广:现在,AI就已存在於数十亿个装置的处理器中,以及云端运行。具有AI功能的主流CPU已将AI逐步导入商用领域,改变人们生活的方式。随着更多的CPU与MCU具有AI功能,AI在5G时代将会更普遍,更高速成长。


小型的、具备AI的安全装置:具有AI功能手持的、小型的装置可??越来越普遍,甚至不必全时的??电或连网,就能让装置进行运算,并将个资及数据存在装置上。这对物联网的大规模部署发挥相当大的助力。


更普遍的AI、更多智慧的装置、加上5G的速度,加快AIoT的实现:5G提供了实现AIoT所需的速度及条件,联网的装置也从最小的端点装置,到最大的联网单位自动驾驶汽车。另一方面,5G也为基础设施创造更多新应用,用以为无数装置收集来的海量数据进行更快速的运算及分析。


手机游戏将因5G让玩家带来更优质的体验:不光只是向来需要高速与低延迟的多人游戏领域,还有新兴的云端游戏市场。虽然透过5G展开真正的效能可能还需要一些时间,但最後的目标就是在手机上进行高画质、高拟真的5G云端游戏,云端游戏与单机上的手游界线因此逐渐模糊。由Arm与Newzoo数据研究分析公司共同提出的报告,已经把云端游戏描绘成行动平台上消费者与5G之间主要的接触点。随着5G促成真正跨平台的游戏体验,更多优质的游戏作品也在手机平台上推出。


结语

随着5G迈向实现,整体产业都将大大受益。从云端运算、云服务、边缘运算、End Point 装置、到软体服务、内容提供者等,这之间所有的生态系厂商都会因5G受益。尤其5G将引爆Edge Computing 的需求,介於终端到云端之间的装置将越来越多。这不仅是处理器厂商的机会,也是全球产业及台湾产业的机会。


**刊头图(source: pxhere.com)


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