相隔 10 年全新指令集架構亮相,Armv9 鎖定 AI、安全運算需求
作者 侯 冠州 | 發布日期 2021 年 03 月 31 日 14:54
Arm 今日於年度盛會 VisionDay 宣布推出第 9 代指令集架構 Armv9,以因應全球與日俱增的對安全性、人工智慧(AI)與無所不在的特定處理的需求;這也是 Arm 自推出 Armv8 以來,相隔十年再度發布新一代的指令集架構,而聯發科也於會中透露將會在今年下半年推出首顆採用 Armv9 的處理器產品。
Arm 表示,全球於 2025 年左右預計將有超過 80 億個正在使用具 AI 功能的語音助理裝置,而 90% 或更多的終端應用將包含 AI 元素以及基於 AI 技術的介面。另外,機器學習將成為運算無所不在的一部份,並將被運用在終端裝置、網路邊緣、手機與筆電等各類應用、汽車與工廠運算核心,以及雲端伺服器。
同時,逾九成的頂尖企業表示將持續投資 AI,且在 2025 年,超過九成新企業應用程式將嵌入機器學習;運算裝置將受惠於更多在 CPU、GPU、NPU 的硬體支援,以應對更吃重的機器學習工作負載。
龐大的 AI 應用需要專用且可擴充的解決方案,而這也是 Arm 相隔十年再度發布全新指令集 Armv9 的原因;Armv9 將大幅強化未來幾年部署的架構,帶來高效能的數位訊號處理(DSP)與機器學習運算能力,並改善系統的安全性與穩固性。
不僅如此,Armv9 還具備通用運算的經濟效益、設計自由度與容易取用等優勢,是未來 3,000 億顆 Arm 架構晶片的關鍵;預期未來建構於 Armv9 架構的接下來兩個世代行動與基礎設施 CPU 效能都將提升超過 30%。Armv9 技術將被運用 Arm 架構下的產品系列,包含A 系列應用處理器、R 系列即時處理器,以及 M 系列微控制處理器。
Arm 執行長 Simon Segars 表示,Armv9 將成為接下來 3,000 億顆基於 Arm 架構晶片的先驅。這些晶片將由來自對於普遍、特定、安全與強大處理力的需求所驅動,同時建構在通用運算的經濟效益、設計自由度與容易取用等特性。
值得一提的是,Armv9 還具備機密運算架構(CCA),以保護使用中數據。Arm 指出,物聯網領域最大挑戰之一是無數終端裝置、數據收集,以及與實體世界互動的安全;而 Arm CCA 將導入動態設置機密領域(realms)概念,讓一般程式在 TrustZone 中非安全與安全世界區隔開來的運算領域使用;機密領域保護各式應用運行時的數據,避免遭受主機或其他在該主機上運行之軟體窺探與入侵。例如在商業應用中,機密領域可以保護使用中、靜止不用與移動中的隱私性的數據與程式碼。
附圖:▲ 自 2011 推出 Armv8 後,相隔 10 年 Arm 再度升級指令集架構。(Source:Arm)
資料來源:https://technews.tw/2021/03/31/arm-armv9/?fbclid=IwAR1KAdCw4-zWeSnvePzwjThBckYbGkISKZ8S8Z2JapqqEM7zD9URYNU1Xok
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【TrustZone 杜絕非法訪問+安全連接 AWS】
物聯網 (IoT) 設備內嵌的智慧功能越來越多,在設計之初就須將安全性考慮進去;然而,微控制器 (MCU) 是否有能力兼顧資安、實現可信賴運算 (Trusted Computing, TC)?
安謀 (Arm) 的「PSA 平台安全架構」為網路安全性原則實施提供一個通用框架,讓安全性成為 IoT 的核心設計要求;其中,TrustZone 是 PSA 的系統級安全擴展方案,已被業內廣泛應用,可在「片上」實現靈活的硬體和軟體安全隔離 (參閱:《5G 智能邊緣肩負重任,嵌入式系統的資安怎解?》http://compotechasia.com/a/feature/2020/0710/45216.html 一文)。
集成 TrustZone IP 模組得以實現可信賴運算原理,用於驗證聯網設備的身份,阻止企圖破壞設備或軟體的攻擊和入侵,並為敏感代碼創建受保護的安全執行環境,保護加密演算法和金鑰儲存的安全。擁有 PSA 認證,可對安全性進行獨立驗證,將私鑰和安全規範資訊儲存在安全區域,杜絕非法訪問。
以意法半導體 (ST) 首款採用 Arm Cortex-M33 的 STM32L5 為例,使用者可在 TrustZone 保護區內更自由地添加或移除任一 I/O、外設、快閃記憶體或 SRAM 儲存區,將敏感任務完全隔離。ST 還優化了 TrustZone,提供加強版安全功能,包括:靈活的軟體隔離、安全啟動、金鑰儲存和硬體加密加速器,支援安全啟動、片上 SRAM 和快閃記憶體專用讀防寫及保護外部代碼或資料的加密加速技術。好處是:在軟體耗盡外部記憶體時可提高取指效率。
當然,低功耗仍是必要條件,以供鈕扣電池或能量收集器長久續航——自我調整電壓調節、即時加速、功率門控和先前經市場檢驗的多種低功耗模式,讓關機模式功耗低至 33nA;另內建高效開關式降壓穩壓器,可在 VDD 電壓足夠高時改進低功耗能效,並允許運行狀態上、下電。STM32L5 不僅擁有多種數位類比外設及 CAN FD、USB Type-C 和 USB-PD 通訊介面,還備有創新「物聯網雲連接器」,可使用 Wi-Fi 互聯網通訊配置安全連接 Amazon Cloud!
延伸閱讀&演示視頻:
《STM32L5 series of Ultra-low-power MCUs》
https://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers-microprocessors/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus/stm32-ultra-low-power-mcus/stm32l5-series.html?ecmp=tt16577_cc_da_jul2020
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運算型儲存超前部署 Arm Cortex-R82即時處理器就位
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