Arm, de leider op het gebied van chips die in alles worden gebruikt, van mobiele apparaten tot supercomputers, heeft Armv9 onthuld, de eerste grote architectonische verandering van het bedrijf in tien jaar. De nieuwe ontwerpen moeten resulteren in 30% snellere prestaties gedurende de volgende twee chipgeneraties.

Arm is een chiparchitectuurbedrijf dat zijn ontwerpen in licentie geeft aan anderen, en zijn klanten hebben de afgelopen vijf jaar meer dan 100 miljard chips verzonden. Nvidia is bezig met de overname van het Britse Cambridge Arm voor $40 miljard, maar de deal wacht op goedkeuring door de regelgevende instanties.

In een persconferentie zei Arm-CEO Simon Segars dat Armv9 de basis zal zijn voor de volgende 300 miljard Arm-gebaseerde chips. De klanten van Arm hebben tot nu toe meer dan 180 miljard chips verzonden, en die chips bereiken meer dan 70% van de wereldbevolking, aldus Segars.

"We zijn enorm enthousiast om Arm's visie op het volgende decennium van computergebruik met jullie te delen", aldus Segars.

De nieuwe architectuur beschikt over een verwerking die de economie, ontwerpvrijheid en toegankelijkheidsvoordelen van computerapparatuur voor algemene doeleinden in evenwicht brengt met gespecialiseerde processors die taken als digitale signaalverwerking en machinaal leren afhandelen. Het bedrijf zegt dat Armv9 ook beveiligings- en kunstmatige-intelligentiefuncties naar een nieuw niveau tilt.

Boven: Simon Segars is CEO van Arm.

Afbeelding tegoed: arm

Arm lanceerde eerder zijn Armv8-architectuur in 2011, en dat werd het meest succesvolle platform in de geschiedenis als basis voor smartphonechips, Internet of Things (IoT)-apparaten en een breed scala aan industriële apparaten. Arm heeft ruim 6,500 medewerkers, waarvan ongeveer 80% ingenieurs zijn.

In het huidige tempo zal binnenkort 100% van de gedeelde gegevens ter wereld op Arm worden verwerkt; hetzij op het eindpunt, in de datanetwerken of in de cloud, zei Segars. Een dergelijke alomtegenwoordigheid brengt een verantwoordelijkheid voor Arm over om meer veiligheid en prestaties te leveren, samen met andere nieuwe functies in Armv9, voegde hij eraan toe.

De nieuwe mogelijkheden in Armv9 zullen de overgang van algemene naar meer gespecialiseerde rekenkracht voor elke toepassing versnellen, aangezien AI, IoT en 5G wereldwijd aan kracht winnen.

In 2011 lanceerde Arm zijn 64-bits verwerkingsarchitectuur, waardoor Arm-apparaten de sprong konden maken van mobiele apparaten met een laag vermogen naar geavanceerde supercomputers.

“De Arm-architectuur is niet statisch. We blijven innoveren en evolueren om tegemoet te komen aan de steeds veranderende behoeften van de computerwereld”, aldus Richard Grisenthwaite, hoofdarchitect, tijdens een persconferentie. “In onze steeds meer verbonden wereld zien we dat Arm-processors in alle stadia worden gebruikt. Het verzamelen van gegevens begint vaak met IoT-apparaten met ultralaag vermogen op basis van de Arm-profielprocessen, of vanaf de Arm-gebaseerde smartphones die we vrijwel allemaal altijd bij ons hebben. … Het blijft de processor bij uitstek.”

Beveiliging is de grootste uitdaging van computers

Boven: Arm's Confidential Compute-architectuur is erop gericht het computergebruik van binnenuit veiliger te maken.

Afbeelding tegoed: arm

Om de grootste technologische uitdaging van vandaag aan te pakken – het beveiligen van de gegevens van de wereld – introduceert de Armv9-roadmap de Arm Confidential Compute Architecture (CCA). Vertrouwelijk computergebruik beschermt delen van code en gegevens tegen toegang of wijziging tijdens gebruik, zelfs tegen geprivilegieerde software, door berekeningen uit te voeren in een op hardware gebaseerde, veilige omgeving.

De Arm CCA introduceert het concept van dynamisch gecreëerde Realms, bruikbaar voor alle applicaties, in een regio die gescheiden is van zowel de veilige als de niet-beveiligde wereld. Segars zei dat Realms veel op softwarecontainers lijken, die code op een bepaalde manier isoleren, maar dan met hardware-ondersteuning.

In zakelijke toepassingen kan Realms bijvoorbeeld commercieel gevoelige gegevens en code beschermen tegen de rest van het systeem terwijl het in gebruik is, in rust is en onderweg is. Uit een recent onderzoek van Pulse onder bedrijfsleiders blijkt dat meer dan 90% van de respondenten van mening is dat als vertrouwelijk computergebruik beschikbaar zou zijn, de kosten van beveiliging zouden kunnen dalen, waardoor ze hun investeringen in technische innovatie dramatisch zouden kunnen verhogen.

“De Arm Confidential Compute-architectuur zal het concept van dynamisch gecreëerde Realms introduceren, bruikbaar door gewone programma’s in een andere rekenwereld dan de niet-beveiligde of beveiligde wereld die we vandaag de dag hebben”, aldus Grisenthwaite. “Realms gebruiken een kleine hoeveelheid vertrouwen en testbare beheersoftware die inherent gescheiden is van het besturingssysteem.”

AI overal

Boven: Het internet der dingen zal afhankelijk zijn van Armv9.

Afbeelding tegoed: arm

De alomtegenwoordigheid en het bereik van AI-workloads vereisen meer diverse en gespecialiseerde oplossingen. Er wordt bijvoorbeeld geschat dat er tegen het midden van de jaren 2020 meer dan acht miljard door AI ondersteunde spraakgestuurde apparaten in gebruik zullen zijn, en dat 90% of meer van de applicaties op het apparaat AI-elementen zullen bevatten, samen met op AI gebaseerde interfaces zoals vision. of stem.

Om aan deze behoefte te voldoen, werkte Arm samen met Fujitsu om de Scalable Vector Extension (SVE)-technologie te creëren, die de kern vormt van Fugaku, de 's werelds snelste supercomputer. Voortbouwend op dat werk heeft Arm SVE2 voor Armv9 ontwikkeld om verbeterde mogelijkheden voor machinaal leren (ML) en digitale signaalverwerking (DSP) mogelijk te maken voor een breder scala aan toepassingen.

“Ik ben enthousiast over de nieuwe generatie Arm-instructiesets en technologische mogelijkheden”, zegt Patrick Moorhead, analist bij Moor Insights & Strategies. “Wat de prestaties betreft, maakt Arm het eenvoudiger om ML-mogelijkheden in het eindproduct te integreren. Het is belangrijk om te beseffen dat het voor de meeste prestatiegevallen, vooral CPU, meer om de architectuur van het ontwerp gaat dan om de instructieset. Met andere woorden: chipontwerpers moeten nog steeds iets performant ontwerpen. De beveiliging wordt ook dramatisch verbeterd, en als we deze technologieën vandaag de dag volledig zouden kunnen inzetten, zouden de meeste bekende aanvallen kunnen worden afgeweerd. Ik denk ook dat Arm met 'Realms' aan de toekomst heeft gedacht, ook al zal het niet de eerste dag zijn.'

SVE2 verbetert de verwerkingscapaciteit van 5G-systemen, virtuele en augmented reality en ML-workloads die lokaal op CPU's draaien, zoals beeldverwerking en smart home-applicaties. De komende jaren zal Arm de AI-mogelijkheden van zijn technologie verder uitbreiden met substantiële verbeteringen in de matrixvermenigvuldiging binnen de CPU, naast voortdurende AI-innovaties in zijn Mali graphics processing units (GPU’s) en Ethos netwerkverwerkingseenheden (NPU’s).

Segars merkte op dat een klant, Johnson Controls, al meer dan een eeuw werkt aan automatiserings- en besturingsapparatuur in gebouwen. "Ze zijn een belangrijke gebruiker van Arm-gebaseerde chips, en nu praten we met hen over de verbeterde AI- en beveiligingsfuncties die gepaard gaan met de nieuwe Armv9-architectuur die vandaag wordt gelanceerd", aldus Segars. “Eén upgrade die JC overweegt is het gebruik van AI-aangedreven digitale tweelingen die belangrijke apparatuur in realtime binnen het bedrijf monitoren, evenals het aggregeren van gegevens in de cloud.”

Boven: Arm drijft alles aan.

Afbeelding tegoed: arm

Johnson Controls heeft Arm-chips al gebruikt om koelsystemen te beheren en het energieverbruik met meer dan 50% te verminderen.

Segars zei ook dat op wapens gebaseerde apparaten kunnen bewijzen dat iemand is ingeënt tegen COVID-19. De smartphone zou daarvoor kunnen worden gebruikt en medische informatie kunnen worden opgeslagen, maar om zich daar prettig bij te voelen, zei Segars dat hij geavanceerde encryptie op het apparaat zou willen hebben die verder gaat dan wat vandaag mogelijk is. Hij zou functies als geheugentagging willen hebben om cyberbeveiligingsproblemen met geheugen te helpen elimineren. “Ons eerste smartphoneproduct met een Armv9 CPU zal eind dit jaar commercieel verkrijgbaar zijn”, aldus Segars.

Naast beveiliging ondersteunt Armv9 gespecialiseerde AI-, DSP- en XR-workloads. Segars zei dat hij ook verwacht dat de combinatie van Arm met Nvidia gebieden als grafisch computergebruik vooruit zal helpen.

Prestaties maximaliseren

Boven: Arm's gespecialiseerde processors.

Afbeelding tegoed: arm

De afgelopen vijf jaar hebben Arm-ontwerpen de CPU-prestaties jaarlijks verbeterd in een tempo dat de industrie overtreft, aldus Segars. Hij voegde eraan toe dat Arm dit momentum zal voortzetten in de Armv9-generatie met verwachte CPU-prestatieverbeteringen van meer dan 30% over de volgende twee generaties mobiele en infrastructuur-CPU's.

Nu de industrie zich echter ontwikkelt van algemeen computergebruik naar alomtegenwoordige gespecialiseerde verwerking, zijn jaarlijkse CPU-prestatieverbeteringen met dubbele cijfers niet voldoende. Naast het verbeteren van de gespecialiseerde verwerking zal Arm's Total Compute-ontwerpmethodologie de algehele computerprestaties versnellen door middel van gerichte hardware- en software-optimalisaties op systeemniveau en verhogingen van de use-case-prestaties.

Door Total Compute-ontwerpprincipes toe te passen op het gehele IP-portfolio van automotive-, klant-, infrastructuur- en IoT-oplossingen, zullen Armv9-technologieën op systeemniveau de gehele IP-oplossing omvatten en individuele IP verbeteren. Daarnaast ontwikkelt Arm verschillende technologieën om de frequentie, bandbreedte en cachegrootte te vergroten en de geheugenlatentie te verminderen om de prestaties van op Armv9 gebaseerde CPU's te maximaliseren.

“Er zaten heel weinig details in de onthullingen. Realms zouden de beveiliging moeten verbeteren, vooral voor cloudsystemen voor meerdere gebruikers (zoals Amazon Web Services)”, zegt Linley Gwennap, hoofdanalist bij de Linley Group, in een e-mail. “De geheugenbescherming klonk interessant, maar het lijkt erop dat dit nog jaren kan duren. Samenvattend biedt v9 een veel kleinere verbetering dan v8.”

Het volgende decennium van computergebruik

Boven: Arm's campus in Cambridge, Verenigd Koninkrijk.

Afbeelding tegoed: arm

Grisenthwaite zei dat het aanpakken van de vraag naar complexere, op AI gebaseerde workloads de behoefte aan veiligere en gespecialiseerde verwerking stimuleert, wat de sleutel zal zijn tot het ontsluiten van nieuwe markten en kansen.

"Het is een geweldig, tragisch en verhelderend jaar geweest, waar we ook hebben gewoond of gewerkt", zei Segars. “Nu is het tijd om een ​​wereld opnieuw op te bouwen die inherent veerkrachtiger is. Op het gebied van computers is een van de meest urgente behoeften het uitbreiden van de gegevensverwerkingscapaciteit in de cloud. Dat kunnen we niet zomaar tegen elke prijs doen. Het transformeren van de cloud gaat niet alleen over meer. Het gaat om iets anders, vooral als het gaat om de prestaties per watt van traditioneel energieverslindende datacenterchips.”

Arm verzamelde ondersteunende opmerkingen van klanten, waaronder Ampere Computing, Cadence, Crytek, Foxconn, Fujitsu, Google, Marvell, MediaTek, Nvidia, NXP, Oppo, Red Hat, Renesas Electronics, Samsung, Siemens, Synopsys, Unity Technologies, Vivo, VMware en Xiaomi-groep.

"We concentreren ons niet alleen op de CPU en GPU, maar kijken naar de hele computer en maximaliseren de prestaties door nieuwe systeemtechnologieën in te zetten die extra winst opleveren", aldus Segars. “En we verbreden de architectuur om nog meer rekenkracht uit te voeren, zoals DSP en AI op de CPU.”