ARMv9 არქიტექტურას მოაქვს SVE2 და ახალი უსაფრთხოების მახასიათებლები

დღეს ადრე, Vision Day ღონისძიების ფარგლებში, ARM-მა გამოაქვეყნა რამდენიმე დეტალი მისი ახალი ARMv9 არქიტექტურის შესახებ, რომელსაც კომპანია ელოდება, რომ ამ ათწლეულში 300 მილიარდ ჩიპზე იქნება გამოყენებული.

ARM-ის ISA-ს ბოლო ძირითადი რევიზია იყო v8, რომელიც დაინერგა 2011 წლის ოქტომბერში 64-ბიტიანი AArch64 ინსტრუქციების ნაკრებით. თუმცა, ARM-მა წლების განმავლობაში გააფართოვა ARMv8 ახალი ფუნქციებით, როგორიცაა მეხსიერების მონიშვნა ARMv8.5-ში. ARMv9-ით კომპანია არის აგრძელებს AArch64-ის გამოყენებას, როგორც საბაზისო ინსტრუქციების კომპლექტს, მაგრამ გააფართოვა ის ახალი ფუნქციებით, რომლებიც მიზნად ისახავს უსაფრთხოებისა და უსაფრთხოების გაუმჯობესებას. შესრულება.

ARM-ის თანახმად, აქ არის ARMv9-A არქიტექტურის ძირითადი ახალი მახასიათებლები:

• SVE2: მასშტაბირებადი ვექტორების სარგებლობის გაფართოება სხვა გამოყენების შემთხვევებზე
• სფეროს მართვის გაფართოება (RME): კონფიდენციალური გამოთვლების გაფართოება Arm პლატფორმებზე ყველა დეველოპერისთვის.
• BRBE: პროფილირების ინფორმაციის მიწოდება, როგორიცაა Auto FDO
• ჩაშენებული კვალი გაფართოება (ETE) და კვალი ბუფერის გაფართოება (TRBE): Armv9-ის კვალის გაძლიერებული შესაძლებლობები
• TME: ტექნიკის ოპერაციული მეხსიერების მხარდაჭერა Arm არქიტექტურისთვის

ARMv9-ის მაღალი დონის ცვლილებებში უფრო ღრმად ჩასათვლელად, გირჩევთ წაიკითხოთ ანდრეი ფრუმუსანუს მოხსენება აქ. AnandTech, მაგრამ მე მოგაწოდებთ იმ ძირითადი ცვლილებების შეჯამებას, რომლებიც უნდა იცოდეთ.

NEON-მა შეცვალა SVE2

NEON არის გაფართოებული ერთჯერადი ინსტრუქციით მრავალი მონაცემთა (SIMD) არქიტექტურის გაფართოება. SIMD აქ ეხება ერთ ინსტრუქციას, რომელიც მუშაობს მრავალ მონაცემზე პარალელურად. ეს მონაცემები ორგანიზებულია რეგისტრებში, რომლებიც შეიცავს ბიტების ვექტორებს.

Scalable Vector Extensions, ან SVE, არის გაფართოება ARMv8.2-ზე ან უფრო გვიან, რომელიც აფართოებს ვექტორულ დამუშავებას AArch64-ის უნარი დააკმაყოფილოს მაღალი ხარისხის გამოთვლითი (HPC) ამოცანები და მანქანა სწავლა. მნიშვნელოვანია, რომ ის ასევე იძლევა ვექტორული რეგისტრის სიგრძეს 128-დან 2048 ბიტამდე. პროგრამული უზრუნველყოფის განვითარების თვალსაზრისით, ცვლადი ვექტორული რეგისტრის სიგრძის უპირატესობა ის არის, რომ კოდი მხოლოდ ერთხელ უნდა შედგეს, რათა სრულად ისარგებლოს მომავალი CPU-ებით უფრო გრძელი ვექტორული რეგისტრებით. ანალოგიურად, ეს კოდი ასევე შეიძლება გაშვებული იყოს CPU-ებზე ნაკლები SIMD შესრულების მილსადენებით, როგორიცაა IoT მოწყობილობებში.

ვინაიდან SVE უფრო მეტად იყო გამიზნული HPC დატვირთვაზე და ასევე არ იყო ისეთი მრავალმხრივი ინსტრუქციების ნაკრები, როგორც NEON, ARM-მა შემოიტანა SVE2 2019 წლის დასაწყისში ამ პრობლემების გადასაჭრელად. SVE2-მა დაამატა ახალი ინსტრუქციები, რომლებიც მიზნად ისახავს DSP სამუშაო დატვირთვას, რომელიც ჯერ კიდევ NEON-ზეა დამოკიდებული. ახლა ARMv9-ით, SVE2 აგრძელებს NEON-ს, როგორც ARMv9 CPU-ების საბაზისო ფუნქციას.

მანქანური სწავლების გაუმჯობესება

ARM ხედავს, რომ მანქანათმცოდნეობის სამუშაო დატვირთვა სულ უფრო პოპულარული ხდება მომდევნო ათწლეულში, სწორედ ამიტომ ARMv8-ის წინა ვერსიები გააცნო მატრიცის გამრავლების ახალი ინსტრუქციები. ეს იქნება ARMv9 პროცესორების საბაზისო ფუნქციები, რაც საშუალებას მისცემს მცირე მოცულობის ML სამუშაო დატვირთვას უშუალოდ CPU-ზე იმუშაოს და არა სპეციალურ ამაჩქარებლებზე. ცხადია, ML სამუშაო დატვირთვის გაშვება სპეციალურ ამაჩქარებლებზე სასურველია, როდესაც უპირატესობას ანიჭებს სწრაფ შესრულებას ან ენერგოეფექტურობას, მაგრამ ეს ყოველთვის არ არის შესაძლებელი ყველა აპარატურაზე.

ARMv9-ის კონფიდენციალური გამოთვლითი არქიტექტურა

უსაფრთხოების გაუმჯობესების მიზნით, ARMv9 წარმოგიდგენთ ახალ კონფიდენციალურ გამოთვლით არქიტექტურას (CCA). როგორც AnandTech განმარტავს, ARM-ის CCA არის ცვლა პროგრამული უზრუნველყოფის დასტას არსებული სიტუაციიდან, როდესაც მოწყობილობაზე გაშვებული უსაფრთხო აპლიკაციები უნდა ენდონ ოპერაციულ სისტემას და ჰიპერვიზორს, რომელზეც მუშაობენ. უსაფრთხოების ამჟამინდელი მოდელი აგებულია იმ ფაქტზე, რომ პროგრამული უზრუნველყოფის უფრო პრივილეგირებულ ფენებს შეუძლიათ მონიტორინგი ნაკლებად პრივილეგირებული პროგრამული დონის შესრულება, რაც შეიძლება იყოს პრობლემური, როდესაც OS ან ჰიპერვიზორი არის კომპრომეტირებული.

როგორ აგვარებს CCA ამ პრობლემას დინამიურად შექმნით „სამეფოებს“, რომლებიც არის უსაფრთხო, კონტეინერირებული აღსრულების გარემო, რომელიც გაუმჭვირვალეა ოპერაციული სისტემის ან ჰიპერვიზორის მიმართ. "სამეფოში" შემავალ აპებს შეუძლიათ დაადასტურონ თავიანთი სანდოობა "სამეფო მენეჯერისთვის", კოდი, რომელიც არის ჰიპერვიზორის ზომის ნაწილი, რომელიც ახლა მხოლოდ პასუხისმგებელია რესურსების განაწილებაზე და დაგეგმვაზე. "სამეფოების" გამოყენების უპირატესობა ის არის, რომ ნდობის ჯაჭვი შემცირებულია, რაც უზრუნველყოფს უსაფრთხოებას აპლიკაციები გაშვებული ნებისმიერ მოწყობილობაზე, მიუხედავად ძირითადი ოპერაციული სისტემისა, რომელიც გამჭვირვალე იქნება უსაფრთხოების საკითხები.

წყარო: ARM. მეშვეობით: AnandTech.

Მიხედვით AnandTech, ARM არ აკონკრეტებს ზუსტად როგორ არის გამოყოფილი "სამეფოები" OS-სა და ჰიპერვიზორისგან, მაგრამ ისინი ვარაუდობენ, რომ ეს განცალკევება მომდინარეობს ტექნიკით მხარდაჭერილი მისამართების სივრცეებიდან, რომლებსაც არ შეუძლიათ ურთიერთქმედება ერთმანეთი.

მომავალი ARM CPU და GPU დიზაინი

მიუხედავად იმისა, რომ ის პირდაპირ არ არის დაკავშირებული ARMv9-თან, ARM-მა გააზიარა მისი პროგნოზირებული შესრულების მოლოდინები მომავალი v9-ზე დაფუძნებული CPU დიზაინისთვის. მობილური IP-ის ძირითადი დიზაინის მომდევნო ორი თაობის განმავლობაში, ARM ელოდება მთლიანი 30%-იანი მოგების IPC-ს შესრულებაში. ეს ნიშნავს, რომ შესრულების ფაქტობრივი თაობათა ზრდა შეადგენს დაახლოებით 14%-ს AnandTech განმარტავს. ცხადია, გაუმჯობესების ტემპი გარკვეულწილად შენელდა წინა წლებთან შედარებით.

ჩვენ ვნახეთ, თუ როგორ ვერ აღწევს CPU-ის დანერგვა ისეთი კომპანიების მიერ, როგორიცაა Qualcomm, Samsung და Huawei ახალი ARM ძირითადი დიზაინით, ფაქტი, რომ ARM მიუთითებს სლაიდში, სადაც დეტალურადაა აღწერილი, თუ როგორ შეიძლება გაუმჯობესდეს CPU-ს მუშაობა მეხსიერების ბილიკის, ქეშის ან სიხშირეების გაუმჯობესებით.

წყარო: ARM. მეშვეობით: AnandTech.

მიუხედავად ამისა, ARMv9 ჰპირდება მისასალმებელ გაუმჯობესებას შესრულებაში, უსაფრთხოებაში და მანქანათმცოდნეობაში, როდესაც ISA-ზე დაფუძნებული ახალი CPU-ები კომერციულ მოწყობილობებში 2022 წლის დასაწყისში გაიგზავნება.

რაც შეეხება მალის მომავალ GPU-ებს, ARM-მა გაამჟღავნა, რომ მუშაობს ისეთ ტექნოლოგიებზე, როგორიცაა ცვლადი სიჩქარის დაჩრდილვა (VRS) და სხივების მიკვლევა. ეს ფუნქციები პოპულარული გახდა მაღალი დონის PC GPU აპარატურასა და მეცხრე თაობის ვიდეო თამაშების კონსოლებს შორის, როგორიცაა Sony-ს PlayStation 5 და Microsoft-ის Xbox Series X/S.

გამორჩეული სურათის კრედიტები: ARM via AnandTech