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Después de una década de revisiones a la arquitectura ARMv8, ARM finalmente presenta ARMv9. El ARMv9 proporciona la capacidad de procesador para computación especializada en IA y ML, seguridad mejorada y la metodología de diseño de cómputo total, que utiliza un enfoque de "todo el sistema" para optimizar el rendimiento del sistema en un chip (SoC).
Según el lanzamiento de ARM 2022 Vision Day, el futuro de la arquitectura ARM en los próximos años será "cualquier sistema operativo, en cualquier hardware basado en ARM" con el programa ServerReady.

Una imagen de alto nivel del desarrollo de ARM en la próxima década tiende hacia el procesamiento especializado. Captura de pantalla de "The Future of Arm Architecture" (video) utilizada por cortesía de ARM

Mejoras para una nueva generación de arquitectura ARM

Las características clave de ARMv9 incluyen compatibilidad completa con v8, seguridad mejorada, una versión revisada de la extensión vectorial escalable (inicialmente presente en ARMv8) llamada SVE2 (que se encuentra en la parte superior de SVE y Neon) y mayor soporte para la virtualización.
Actualmente solo se define para los procesadores ARM de clase A, ARMv9 incluye toda la funcionalidad básica de la arquitectura ARMv8, junto con mejoras v9 únicas.
Una mejora es la seguridad al incluir un nuevo tipo de arquitectura. ARMv9 también aumentará el rendimiento de la concurrencia a través de la extensión de memoria transaccional (TME) para múltiples subprocesos y capacidades de depuración mejoradas con las extensiones de búfer de registro de sucursales (BRBE).
Una mejora final es que el SVE2 ampliará la capacidad de los procesadores ARM para admitir aritmética de punto fijo, lo que permitirá una nueva generación de aplicaciones DSP, ML e AI.

Aplicaciones para la arquitectura ARMv9
Según ARM, SVE2 permite la recopilación y el procesamiento de grandes cantidades de datos, que es un requisito crucial para el avance de las aplicaciones de IA y ML.

La evolución de SVE. Captura de pantalla de The Future of Arm Architecture (video) utilizada por cortesía de ARM

Algunas de las aplicaciones que utilizan esta nueva tecnología incluyen algoritmos para visión por computadora, procesamiento de banda base LTE e incluso genómica.
Estas aplicaciones no solo son críticas dentro de la arquitectura de ARMv9, sino que la seguridad también es donde v9 podría brillar más.

ARM presenta una plataforma más segura con CCA

Confidential Compute Architecture (CCA) es el desarrollo de seguridad más reciente presente en la familia de procesadores ARM, disponible para dispositivos ARM v9 compatibles.
Aunque todavía se encuentra en las primeras etapas de desarrollo, el principio básico detrás de esta nueva tecnología es aislar los datos críticos incluso del sistema operativo que se ejecuta en el hardware.
Tradicionalmente, como software privilegiado, un sistema operativo tendría acceso para leer y modificar cualquier dato transferido (es decir, credenciales bancarias). El nuevo ARM CCA introduce "reinos", un mundo separado de las funciones seguras y no seguras del sistema operativo donde los datos no son accesibles al sistema operativo principal y, por lo tanto, están protegidos.

Presentamos Realm Management Extension (RME), un componente importante de la arquitectura ARMv9. Captura de pantalla de The Future of Arm Architecture (video) utilizada por cortesía de ARM

Para desarrollar la plataforma más segura, ARM se ha asociado con muchas empresas de tecnología, sobre todo en las mejoras de seguridad de la Universidad de Cambridge y Google, que abordan los problemas de seguridad en software y hardware.

La Universidad de Cambridge desarrolla el "CHERI" en la parte superior
A fines del año pasado, ARM lanzó la especificación de la arquitectura Morello, que implementa la capacidad de instrucción RISC mejorada por hardware (CHERI).
CHERI tiene dos características clave: protección de memoria y compartimentación de software escalable. Estas dos funciones ayudan a prevenir violaciones generalizadas del sistema al dividir el sistema operativo y las aplicaciones en dominios separados.

Modelo de software de CHERI para una arquitectura RISC mejorada. Imagen utilizada por cortesía de la Universidad de Cambridge.

Cifrado de accesores de memoria con verificación de etiquetas
Diseñada en asociación con Google e implementada inicialmente en la especificación ARMv8-A, la extensión de etiqueta de memoria es una especificación de hardware que permite que las direcciones de memoria etiquetadas realicen una operación de "bloqueo y llave" con punteros de memoria para determinar la validez del acceso.

Plataforma de hardware de alto nivel diseñada para implementar comprobaciones de etiquetas MTE, parte de la especificación AMBA 5 Coherent Hub Interface (CHI). Imagen utilizada por cortesía de ARM (PDF)

ARMv9 es un desarrollo histórico

Según Simon Segars, director ejecutivo de ARM, la hoja de ruta de ARMv9 permitirá una plataforma "globalmente omnipresente" que creará un ecosistema de más de 1000 socios tecnológicos.
La seguridad de los datos es una de las limitaciones más exigentes en el diseño de sistemas. Los socios de ARM creen que CCA reducirá los costos de desarrollo dedicados a la seguridad y pondrá a disposición esos recursos para la innovación futura.
ARMv9 aborda los mayores desafíos de seguridad de la informática y brinda un rendimiento mejorado para las aplicaciones de consumo más exigentes, en la nube y en el borde del mundo en red.

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Las aplicaciones de virtualización, seguridad y computación de alto rendimiento son solo algunos de los desarrollos interesantes que vienen de ARM.
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