El nuevo Armv9 asume la seguridad y la inteligencia artificial

Arm ha lanzado su primera arquitectura nueva en una década, Armv9, que aborda la seguridad a través de una nueva arquitectura informática confidencial (CCA) y las cargas de trabajo de inteligencia artificial (AI) en constante aumento con la nueva tecnología de extensión vectorial escalable (SVE).

Armv9-A es un conjunto de extensiones de la arquitectura Armv8-A y parte de un programa continuo de mejoras sustanciales en la arquitectura que se implementarán en los próximos años.

La nueva arquitectura presenta una hoja de ruta que presenta la arquitectura informática confidencial (CCA) de Arm, desarrollada en estrecha colaboración con Microsoft. La informática confidencial protege porciones de código y datos del acceso o modificación mientras están en uso, incluso del software privilegiado, al realizar el cálculo en un entorno seguro basado en hardware. Se basa en un concepto de Reinos creados dinámicamente, utilizables por todas las aplicaciones, en una región que está separada tanto del mundo seguro como del no seguro.

Por ejemplo, en las aplicaciones comerciales, Realms puede proteger los datos y el código comercialmente sensibles del resto del sistema mientras está en uso, en reposo y en tránsito. En una encuesta reciente de Pulse a ejecutivos de empresas, más del 90% de los encuestados creen que si la informática confidencial estuviera disponible, el costo de la seguridad podría reducirse, lo que les permitirá aumentar drásticamente su inversión en innovación de ingeniería.

Henry Sanders de Microsoft explicó el contexto:"La creciente complejidad de los casos de uso desde el borde hasta la nube no se puede abordar con una solución única para todos". Sanders, que es vicepresidente corporativo y director de tecnología de Azure Edge y plataformas, agregó:“Como resultado, la computación heterogénea se está volviendo más omnipresente, lo que requiere una mayor sinergia entre los desarrolladores de hardware y software. Un buen ejemplo de esta sinergia entre hardware y software son las funciones informáticas confidenciales de ArmV9, que se desarrollaron en estrecha colaboración con Microsoft. Arm se encuentra en una posición única para acelerar la computación heterogénea en el corazón de un ecosistema, fomentando la innovación abierta en una arquitectura que impulsa miles de millones de dispositivos ”.

Arm CCA se basa en los cimientos de Arm TrustZone, que proporciona aislamiento de hardware en todo el sistema para software confiable. La informática confidencial es importante para los dispositivos cliente, pero también tiene un valor universal, ya que mantiene los datos cifrados mientras están en tránsito, en reposo y aislados por el hardware mientras están en uso. En la nube, eso también puede significar proteger las CPU físicas, así como los procesadores virtualizados que se ejecutan junto al código de terceros.

Otro aspecto de la seguridad en la nueva arquitectura es la extensión de etiquetado de memoria Arm (MTE), que será una parte integral de los procesadores basados ​​en Armv9-A de primera generación. La corrupción de la memoria es una herramienta importante en el inventario de un pirata informático:muchas violaciones de seguridad de datos bien publicitadas de los últimos 30 años han resultado de la explotación de vulnerabilidades en la forma en que las computadoras almacenan y recuperan datos de la memoria. Si un pirata informático conoce la ubicación de una cadena de datos importante, puede sobrescribirla con código malicioso.

MTE permite a los desarrolladores bloquear cadenas de datos mediante una "etiqueta". Entonces, solo se puede acceder a esos datos con la tecla correcta, sostenida por el "puntero", el código que tiene la tarea de llamar a los datos de la memoria. Arm dijo que implementar el acceso con candado y llave es un gran paso para proteger no solo el código, sino también los datos que procesa.

La tecnología SVE evoluciona del trabajo con Fujitsu

El otro aspecto clave de la nueva arquitectura es la necesidad de abordar cada vez más cargas de trabajo de IA en todas partes. Por ejemplo, según una investigación de Statista, se estima que habrá más de ocho mil millones de dispositivos asistidos por voz habilitados para IA en uso a mediados de la década de 2020, y el 90 por ciento o más de las aplicaciones en el dispositivo contendrán elementos de IA junto con Interfaces basadas en inteligencia artificial como visión o voz.

Para abordar esta necesidad, Arm se asoció con Fujitsu para crear la tecnología de extensión vectorial escalable (SVE), que está en el corazón de Fugaku, la supercomputadora más rápida del mundo. Sobre la base de ese trabajo, Arm ha desarrollado SVE2 para Armv9 para permitir capacidades mejoradas de aprendizaje automático (ML) y procesamiento de señales digitales (DSP) en una gama más amplia de aplicaciones.

Los vectores, que son conjuntos de datos unidimensionales, han sido fundamentales para la informática de alto rendimiento y eficiencia energética. Cuantos más vectores pueda manejar una computadora en paralelo, y cuanto más largos sean esos vectores, más poderosa será la computadora. En Armv8-A, como estándar, los vectores tienen una longitud de 128 bits. Con la actualización SVE2 de Armv9, los diseñadores de chips pueden elegir una longitud de vector en múltiplos de 128, hasta 2048 bits, lo que proporciona una capacidad de cálculo en paralelo significativa. Si bien SVE se desarrolló inicialmente para el espacio de computación de alto rendimiento (HPC), SVE2 en Armv9 amplía el soporte de SVE para una gama de cargas de trabajo especializadas de DSP y XR (realidad aumentada y virtual), desde genómica hasta visión por computadora.

SVE2 mejora la capacidad de procesamiento de los sistemas 5G, la realidad virtual y aumentada y las cargas de trabajo de ML que se ejecutan localmente en las CPU, como el procesamiento de imágenes y las aplicaciones domésticas inteligentes. En los próximos años, Arm ampliará aún más las capacidades de inteligencia artificial de su tecnología con mejoras sustanciales en la multiplicación de matrices dentro de la CPU, además de las innovaciones de inteligencia artificial en curso en sus GPU de Mali y NPU Ethos.

El director ejecutivo de Arm, Simon Segars, dijo:“A medida que Armv9 evoluciona, los perfiles v9-M estarán disponibles y permitirán una nueva ola de aplicaciones. Mientras tanto, estamos preparando el mundo de los desarrolladores al proporcionar soporte de herramientas avanzadas y una plataforma de desarrollo basada en modelos para que no haya demoras entre los dispositivos basados ​​en v9 que están disponibles y la capacidad de los desarrolladores de software para aprovecharlos ".

Esto incluye el lanzamiento de prototipos virtuales que admiten SVE2 en su plataforma de desarrollo este año, y la actualización del soporte del compilador para SVE2 para GCC y LLVM. Arm también proporciona una variedad de compatibilidad con compiladores C ++ para intrínsecos y autovectorización. Estas herramientas permitirán la transferencia rápida y sencilla de cargas de trabajo para que funcionen en objetivos virtuales basados ​​en v9.

Richard Grisenthwaite de Arm, vicepresidente sénior, arquitecto jefe y miembro de la empresa, dijo:“Abordar la demanda de cargas de trabajo basadas en inteligencia artificial más complejas está impulsando la necesidad de un procesamiento más seguro y especializado, que será la clave para desbloquear nuevos mercados y oportunidades . Armv9 permitirá a los desarrolladores construir y programar las plataformas de cómputo confiables del mañana al cerrar brechas críticas entre hardware y software, al tiempo que permite la estandarización para ayudar a nuestros socios a equilibrar el tiempo de comercialización más rápido y el control de costos junto con la capacidad de crear sus propias soluciones únicas. . ”

Arm lanzó muchas cotizaciones de socios de apoyo para la nueva arquitectura.

Cadence dijo que Armv9 está bien posicionado para ofrecer los niveles cada vez mayores de rendimiento, seguridad y especialización requeridos por los productos del mañana, y sus flujos digitales optimizados han demostrado éxitos tempranos, mostrando los beneficios de potencia y rendimiento de la arquitectura Armv9. Google habló sobre la exploración de MTE para mitigar las vulnerabilidades relacionadas con la memoria, lo que, según la compañía, es muy importante para mejorar la seguridad en una amplia gama de dispositivos conectados.

Samsung Electronics dijo que la nueva arquitectura ofrece una mejora sustancial en seguridad y aprendizaje automático, las dos áreas que se enfatizarán aún más en los dispositivos de comunicaciones móviles del mañana. La compañía agregó que espera que la nueva arquitectura marque el comienzo de una gama más amplia de innovaciones para la próxima generación de procesadores móviles Exynos de Samsung.

Synopsys dijo que la arquitectura abre muchas posibilidades nuevas en una variedad de mercados a medida que considera los desafíos de la próxima generación, incluido el diseño de circuitos integrados en 3D, el aprendizaje automático y el monitoreo inteligente de procesos, voltaje y temperatura.

VMware consideró cómo la arquitectura Armv9 ayudaría a mejorar la seguridad y el rendimiento aún más en la nube híbrida. Sus clientes están adoptando SmartNICs basadas en Arm para hacer que su infraestructura sea más eficiente y segura. Anunció soporte para SmartNIC con VMware Project Monterey, que está diseñado para optimizar el rendimiento, introducir un modelo de seguridad de confianza cero, hacer que los firewalls distribuidos sean prácticos y extender el valor de administración de VMware a los entornos bare-metal.