张平

带有SEV的Cortex-X1？Neoverse V1架构解读

Neoverse V1架构是ARM奥斯汀设计中心的产品，Cortex-X1也是出自他们之手。因此从块结构来看，NeoverseV1和Cortex-X1有一些相似之处。

Neoverse V1的微架构：更宽、更强

ARM对Neoverse V1的定位是面向大型设备、机器学习、要求性能的云计算等场合。Neoverse V1最大的特点在于加入了2x256b的SEV计算能力，并且支持目前在A I计算中被广泛应用的bFloat16。在设计取向上，NeoverseV1更看重性能，而非功耗或者芯片面积，毕竟它面向的是对性能有要求的市场。相比之下，Neoverse N系列则是面向对每瓦特性能敏感的5G设备和云计算场合。

在架构改进上，Neoverse V1采用了新的微架构，并专门为HPC和服务器市场进行了针对性优化，性能水平得以全面提升。Neoverse V1在微架构上首次加入了SE V指令集，增强了功能、安全性和性能。在架构可伸缩性方面，Neoverse V1可以在有限的系统资源下实现性能功耗的管理。

在架构指令集方面，Neoverse V1是基于Armv8.4设计的，并且加入了Armv8.5和Armv8.6的特性—后两者的大部分内容都是面向H P C市场的。可能考虑到研发时间的问题，它并没有引入前段时间发布的Armv9，不得不说是一个遗憾。

在性能方面，Neoverse V1相比Neoverse N1，在7nm或者5nm工艺下整体性能提升高达50%。虽然提升幅度很大，但是实际上后者相比NeoverseV1在架构设计上要落后2代，因此这样的性能差距还算正常。

Neoverse V1采用了超过11级的超短流水线设计，前端为8个发射宽度，搭配15宽度的队列单元。在功能单元方面，Neoverse V1拥有2个专用的分支预测单元。后端执行方面则拥有4个64bit的整数执行ALU和2个256bit的S V E单元，也可以执行4x128b i t的NENO浮点运算。写回方面，它拥有3个读取/加载地址单元，以及3个读取数据、2个存储数据的流水线。……