Novo Armv9 assume segurança e IA

A Arm lançou sua primeira nova arquitetura em uma década, Armv9, que aborda a segurança por meio de uma nova arquitetura de computação confidencial (CCA) e as cargas de trabalho de inteligência artificial (AI) cada vez maiores com a nova tecnologia de extensão vetorial escalável (SVE).

Armv9-A é um conjunto de extensões para a arquitetura Armv8-A e parte de um programa contínuo de aprimoramentos substanciais para a arquitetura a ser implantado nos próximos anos.

A nova arquitetura apresenta um roteiro que apresenta a arquitetura de computação confidencial (CCA) Arm, desenvolvida em estreita colaboração com a Microsoft. A computação confidencial protege porções de código e dados de acesso ou modificação durante o uso, mesmo de software privilegiado, executando computação em um ambiente seguro baseado em hardware. É baseado em um conceito de Realms criado dinamicamente, utilizável por todos os aplicativos, em uma região que é separada dos mundos seguro e não seguro.

Por exemplo, em aplicativos de negócios, Realms pode proteger dados e códigos comercialmente sensíveis do resto do sistema enquanto ele está em uso, em repouso e em trânsito. Em uma pesquisa recente da Pulse com executivos de empresas, mais de 90% dos entrevistados acreditam que, se a computação confidencial estiver disponível, o custo da segurança pode cair, permitindo que eles aumentem drasticamente seus investimentos em inovação de engenharia.

Henry Sanders, da Microsoft, explicou o contexto:“A crescente complexidade dos casos de uso da borda à nuvem não pode ser tratada com uma solução única para todos”. Sanders, que é vice-presidente corporativo e diretor de tecnologia do Azure Edge e plataformas, acrescentou:“Como resultado, a computação heterogênea está se tornando mais onipresente, exigindo maior sinergia entre os desenvolvedores de hardware e software. Um bom exemplo dessa sinergia entre hardware e software são os recursos de computação confidenciais do ArmV9, desenvolvidos em estreita colaboração com a Microsoft. A Arm está em uma posição única para acelerar a computação heterogênea no coração de um ecossistema, promovendo a inovação aberta em uma arquitetura que alimenta bilhões de dispositivos. ”

O Arm CCA foi desenvolvido com base no Arm TrustZone, que fornece isolamento de hardware em todo o sistema para software confiável. A computação confidencial é importante para dispositivos clientes, mas também tem valor universal, pois mantém os dados criptografados em trânsito, em repouso e isolados pelo hardware durante o uso. Na nuvem, isso também pode significar proteger CPUs físicas, bem como processadores virtualizados executados ao lado de código de terceiros.

Outro aspecto da segurança na nova arquitetura é a extensão de marcação de memória Arm (MTE), que será parte integrante da primeira geração de processadores baseados em Armv9-A. A corrupção de memória é uma ferramenta importante no inventário de um hacker - muitas violações de segurança de dados bem divulgadas nos últimos 30 anos resultaram da exploração de vulnerabilidades em como os computadores armazenam e recuperam dados da memória. Se um hacker souber a localização de uma sequência de dados importante, ele pode sobrescrevê-la com um código malicioso.

O MTE permite que os desenvolvedores bloqueiem sequências de dados usando uma "tag". Esses dados só podem ser acessados ​​com a chave certa, mantida pelo 'ponteiro' - o código que tem a tarefa de chamar os dados da memória. Arm disse que implementar o acesso com chave e bloqueio é um grande passo para proteger não apenas o código, mas os dados que ele processa.

A tecnologia SVE evolui do trabalho com a Fujitsu

O outro aspecto principal da nova arquitetura é a necessidade de lidar com mais e mais cargas de trabalho de IA em todos os lugares. Por exemplo, de acordo com a pesquisa do Statista, estima-se que haverá mais de oito bilhões de dispositivos assistidos por voz habilitados para IA em uso em meados da década de 2020, e 90 por cento ou mais dos aplicativos no dispositivo conterão elementos de IA junto com Interfaces baseadas em IA, como visão ou voz.

Para atender a essa necessidade, a Arm fez parceria com a Fujitsu para criar a tecnologia de extensão vetorial escalável (SVE), que está no coração do Fugaku, o supercomputador mais rápido do mundo. Com base nesse trabalho, a Arm desenvolveu o SVE2 para Armv9 para permitir o aprendizado de máquina aprimorado (ML) e recursos de processamento de sinal digital (DSP) em uma ampla gama de aplicativos.

Os vetores, que são matrizes unidimensionais de dados, têm sido fundamentais para a computação de alto desempenho e economia de energia. Quanto mais vetores um computador pode manipular em paralelo, e quanto mais longos esses vetores, mais poderoso será o computador. No Armv8-A, como padrão, os vetores têm 128 bits de comprimento. Com a atualização SVE2 do Armv9, os designers de chips podem escolher um comprimento de vetor em múltiplos de 128, até 2048 bits - fornecendo capacidade de computação paralela significativa. Enquanto o SVE foi inicialmente desenvolvido para o espaço de computação de alto desempenho (HPC), o SVE2 no Armv9 estende o suporte SVE para uma variedade de cargas de trabalho especializadas de DSP e XR (realidade virtual e aumentada), de genômica a visão computacional.

O SVE2 aprimora a capacidade de processamento de sistemas 5G, realidade virtual e aumentada e cargas de trabalho de ML executados localmente em CPUs, como processamento de imagem e aplicativos domésticos inteligentes. Ao longo dos próximos anos, a Arm irá estender ainda mais as capacidades de IA de sua tecnologia com melhorias substanciais na multiplicação de matrizes dentro da CPU, além de inovações contínuas de IA em suas GPUs de Mali e NPUs Ethos.

O CEO da Arm, Simon Segars, disse:“À medida que o Armv9 evolui, os perfis v9-M se tornarão disponíveis e permitirão uma nova onda de aplicativos. Enquanto isso, estamos preparando o mundo do desenvolvedor, fornecendo suporte de ferramenta avançada e uma plataforma de desenvolvimento baseada em modelo para que não haja atraso entre os dispositivos baseados na v9 que estão disponíveis e a capacidade dos desenvolvedores de software de tirar vantagem. ”

Isso inclui o lançamento de protótipos virtuais com suporte para SVE2 em sua plataforma de desenvolvedor este ano, e o upstreaming de suporte do compilador para SVE2 para GCC e LLVM. Arm também está fornecendo uma variedade de suporte do compilador C ++ para intrínsecos e autovetorização. Essas ferramentas permitirão a transferência rápida e fácil de cargas de trabalho para colocá-las em funcionamento em destinos virtuais baseados na v9.

Richard Grisenthwaite da Arm, vice-presidente sênior, arquiteto-chefe e membro da empresa, disse:“Atender à demanda por cargas de trabalho mais complexas baseadas em IA está gerando a necessidade de um processamento mais seguro e especializado, que será a chave para desbloquear novos mercados e oportunidades . O Armv9 permitirá que os desenvolvedores criem e programem as plataformas de computação confiáveis ​​do futuro, eliminando lacunas críticas entre hardware e software, ao mesmo tempo que permite a padronização para ajudar nossos parceiros a equilibrar o tempo de lançamento no mercado mais rápido e o controle de custos junto com a capacidade de criar suas próprias soluções exclusivas . ”

A Arm lançou várias cotações de parceiros de apoio para a nova arquitetura.

Cadence disse que o Armv9 está bem posicionado para fornecer os níveis cada vez maiores de desempenho, segurança e especialização exigidos pelos produtos de amanhã, e seus fluxos digitais otimizados demonstraram sucessos iniciais, mostrando os benefícios de potência e desempenho da arquitetura Armv9. O Google falou sobre explorar o MTE para mitigar vulnerabilidades relacionadas à memória, o que a empresa disse ser extremamente importante para melhorar a segurança em uma ampla gama de dispositivos conectados.

A Samsung Electronics disse que a nova arquitetura oferece uma melhoria substancial em segurança e aprendizado de máquina, as duas áreas que serão enfatizadas nos dispositivos de comunicações móveis de amanhã. A empresa acrescentou que espera ver a nova arquitetura inaugurar uma gama mais ampla de inovações para a próxima geração de processadores móveis Exynos da Samsung.

A Synopsys disse que a arquitetura abre muitas novas possibilidades em uma variedade de mercados ao considerar os desafios da próxima geração, incluindo design de IC 3D, aprendizado de máquina e processo inteligente, monitoramento de tensão e temperatura.

A VMware considerou como a arquitetura Armv9 ajudaria a melhorar ainda mais a segurança e o desempenho na nuvem híbrida. Seus clientes estão adotando SmartNICs baseados em Arm para tornar sua infraestrutura mais eficiente e segura. Ela anunciou o suporte para SmartNICs com o VMware Project Monterey, que foi projetado para otimizar o desempenho, introduzir um modelo de segurança de confiança zero, tornar práticos os firewalls distribuídos e estender o valor do gerenciamento VMware para ambientes bare-metal.