Arm telah meluncurkan arsitektur baru pertamanya dalam satu dekade, Armv9, yang menangani keamanan melalui arsitektur komputasi rahasia (CCA) baru dan beban kerja kecerdasan buatan (AI) yang terus meningkat dengan teknologi scalable vector extension (SVE) baru.
Armv9-A adalah satu set ekstensi untuk arsitektur Armv8-A, dan bagian dari program bergulir peningkatan substansial untuk arsitektur yang akan digunakan selama beberapa tahun ke depan.
Arsitektur baru ini menampilkan peta jalan yang memperkenalkan arsitektur komputasi rahasia Arm (CCA), yang dikembangkan dalam kolaborasi erat dengan Microsoft. Komputasi rahasia melindungi bagian kode dan data dari akses atau modifikasi saat sedang digunakan, bahkan dari perangkat lunak istimewa, dengan melakukan komputasi dalam lingkungan aman berbasis perangkat keras. Ini didasarkan pada konsep Realm yang dibuat secara dinamis, dapat digunakan oleh semua aplikasi, di wilayah yang terpisah dari dunia aman dan tidak aman.
Misalnya, dalam aplikasi bisnis, Realms dapat melindungi data dan kode yang sensitif secara komersial dari bagian lain sistem saat sedang digunakan, saat istirahat, dan dalam perjalanan. Dalam survei Pulse baru-baru ini terhadap eksekutif perusahaan, lebih dari 90% responden percaya bahwa jika komputasi rahasia tersedia, biaya keamanan dapat diturunkan sehingga mereka dapat meningkatkan investasi mereka secara dramatis dalam inovasi teknik.
Henry Sanders dari Microsoft menjelaskan konteksnya, “Meningkatnya kompleksitas kasus penggunaan dari edge ke cloud tidak dapat diatasi dengan solusi satu ukuran untuk semua.” Sanders, yang merupakan wakil presiden perusahaan dan chief technology officer, untuk Azure Edge dan platform, menambahkan, “Akibatnya, komputasi heterogen menjadi lebih umum, membutuhkan sinergi yang lebih besar di antara pengembang perangkat keras dan perangkat lunak. Contoh yang baik dari sinergi antara perangkat keras dan perangkat lunak ini adalah fitur komputasi rahasia ArmV9 yang dikembangkan dalam kerjasama erat dengan Microsoft. Arm berada dalam posisi unik untuk mempercepat komputasi heterogen di jantung ekosistem, mendorong inovasi terbuka pada arsitektur yang mendukung miliaran perangkat.”
Arm CCA dibangun di atas fondasi Arm TrustZone, yang menyediakan isolasi perangkat keras di seluruh sistem untuk perangkat lunak tepercaya. Komputasi rahasia penting untuk perangkat klien, tetapi juga memiliki nilai universal karena menyimpan data terenkripsi saat dalam perjalanan, saat istirahat, dan diisolasi oleh perangkat keras saat digunakan. Di cloud itu juga bisa berarti melindungi CPU fisik serta prosesor virtual yang berjalan di sebelah kode pihak ketiga.
Aspek keamanan lain dalam arsitektur baru adalah ekstensi penandaan memori Arm (MTE), yang akan menjadi bagian integral dari prosesor berbasis Armv9-A generasi pertama. Kerusakan memori adalah alat utama dalam inventaris peretas – banyak pelanggaran keamanan data yang dipublikasikan dengan baik selama 30 tahun terakhir disebabkan oleh eksploitasi kerentanan dalam cara komputer menyimpan dan memanggil kembali data dari memori. Jika peretas mengetahui lokasi string data penting, mereka dapat menimpanya dengan kode berbahaya.
MTE memungkinkan pengembang untuk mengunci string data menggunakan 'tag'. Data itu kemudian hanya dapat diakses dengan kunci yang benar, dipegang oleh 'penunjuk'—kode yang bertugas memanggil data dari memori. Arm mengatakan menerapkan akses kunci-dan-kunci adalah langkah besar dalam mengamankan tidak hanya kode tetapi juga data yang diprosesnya.
Teknologi SVE berkembang dari bekerja dengan Fujitsu
Aspek kunci lain dari arsitektur baru adalah kebutuhan untuk mengatasi semakin banyak beban kerja AI di mana-mana. Misalnya, menurut penelitian dari Statista, diperkirakan akan ada lebih dari delapan miliar perangkat berbantuan suara berkemampuan AI yang digunakan pada pertengahan 2020-an, dan 90 persen atau lebih aplikasi pada perangkat akan berisi elemen AI bersama dengan Antarmuka berbasis AI seperti penglihatan atau suara.
Untuk memenuhi kebutuhan ini, Arm bermitra dengan Fujitsu untuk menciptakan teknologi scalable vector extension (SVE), yang merupakan inti dari Fugaku, superkomputer tercepat di dunia. Berdasarkan pekerjaan itu, Arm telah mengembangkan SVE2 untuk Armv9 guna mengaktifkan kemampuan pembelajaran mesin (ML) dan pemrosesan sinyal digital (DSP) yang ditingkatkan di berbagai aplikasi yang lebih luas.
Vektor, yang merupakan susunan data satu dimensi, telah menjadi dasar bagi komputasi berperforma tinggi dan hemat energi. Semakin banyak vektor yang dapat ditangani oleh komputer secara paralel, dan semakin panjang vektor tersebut, semakin kuat komputer tersebut. Dalam Armv8-A, sebagai standar, panjang vektor 128 bit. Dengan pemutakhiran SVE2 Armv9, perancang chip dapat memilih panjang vektor dalam kelipatan 128, hingga 2048 bit – memberikan kemampuan komputasi paralel yang signifikan. Sementara SVE pada awalnya dikembangkan untuk ruang komputasi kinerja tinggi (HPC), SVE2 di Armv9 memperluas dukungan SVE untuk berbagai beban kerja DSP dan XR (augmented dan virtual reality) khusus, dari genomik hingga visi komputer.
SVE2 meningkatkan kemampuan pemrosesan sistem 5G, virtual dan augmented reality, dan beban kerja ML yang berjalan secara lokal pada CPU, seperti pemrosesan gambar dan aplikasi rumah pintar. Selama beberapa tahun ke depan, Arm akan semakin memperluas kemampuan AI dari teknologinya dengan peningkatan substansial dalam perkalian matriks dalam CPU, selain inovasi AI yang sedang berlangsung di GPU Mali dan Ethos NPU.
Chief executive officer Arm, Simon Segars, mengatakan, “Seiring Armv9 berevolusi, profil v9-M akan tersedia, dan mereka akan mengaktifkan gelombang aplikasi baru. Sementara itu, kami menyiapkan dunia pengembang dengan menyediakan dukungan alat canggih dan platform pengembangan berbasis model sehingga tidak ada jeda antara perangkat berbasis v9 yang tersedia dan kemampuan pengembang perangkat lunak untuk memanfaatkannya.”
Ini termasuk peluncuran prototipe virtual yang mendukung SVE2 pada platform pengembangnya tahun ini, dan peningkatan dukungan kompiler untuk SVE2 untuk GCC dan LLVM. Arm juga menyediakan berbagai dukungan kompiler C++ untuk intrinsik dan vektorisasi otomatis. Alat ini akan memungkinkan porting beban kerja yang cepat dan mudah untuk membuatnya bekerja pada target berbasis v9 virtual.
Richard Grisenthwaite dari Arm, seorang SVP, kepala arsitek dan rekan di perusahaan, mengatakan, “Mengatasi permintaan akan beban kerja berbasis AI yang lebih kompleks mendorong kebutuhan akan pemrosesan yang lebih aman dan khusus, yang akan menjadi kunci untuk membuka pasar dan peluang baru. . Armv9 akan memungkinkan pengembang untuk membangun dan memprogram platform komputasi tepercaya masa depan dengan menjembatani kesenjangan kritis antara perangkat keras dan perangkat lunak, sekaligus memungkinkan standarisasi untuk membantu mitra kami menyeimbangkan waktu-ke-pasar dan pengendalian biaya yang lebih cepat di samping kemampuan untuk menciptakan solusi unik mereka sendiri .”
Arm meluncurkan banyak kutipan mitra pendukung untuk arsitektur baru.
Cadence mengatakan Armv9 berada di posisi yang tepat untuk menghadirkan tingkat kinerja, keamanan, dan spesialisasi yang terus meningkat yang dibutuhkan oleh produk masa depan, dan aliran digitalnya yang dioptimalkan telah menunjukkan keberhasilan awal, menunjukkan kekuatan dan manfaat kinerja dari arsitektur Armv9. Google berbicara tentang mengeksplorasi MTE untuk mengurangi kerentanan terkait memori, yang menurut perusahaan sangat penting untuk meningkatkan keamanan di berbagai perangkat yang terhubung.
Samsung Electronics mengatakan arsitektur baru menawarkan peningkatan substansial dalam keamanan dan pembelajaran mesin, dua area yang akan lebih ditekankan pada perangkat komunikasi seluler masa depan. Perusahaan menambahkan bahwa mereka berharap untuk melihat arsitektur baru mengantarkan inovasi yang lebih luas ke generasi berikutnya dari prosesor seluler Samsung Exynos.
Synopsys mengatakan arsitektur membuka banyak kemungkinan baru di berbagai pasar karena mempertimbangkan tantangan generasi berikutnya termasuk desain IC 3D, pembelajaran mesin dan proses cerdas, pemantauan tegangan dan suhu.
VMware mempertimbangkan bagaimana arsitektur Armv9 akan membantu meningkatkan keamanan dan kinerja lebih jauh di seluruh cloud hybrid. Pelanggannya mengadopsi SmartNIC berbasis Arm untuk membuat infrastruktur mereka lebih efisien dan lebih aman. Ini mengumumkan dukungan untuk SmartNIC dengan VMware Project Monterey, yang dirancang untuk mengoptimalkan kinerja, memperkenalkan model keamanan tanpa kepercayaan, membuat firewall terdistribusi menjadi praktis, dan memperluas nilai manajemen VMware ke lingkungan bare-metal.
