ARM lance sa nouvelle architecture : Armv9, orientée IA et sécurité

Dans le monde des processeurs, difficile de passer son ARM à gauche. En effet, la firme britannique s’est, pour le grand public, révélée avec l’essor des smartphones puis du tout connecté des années 2010, atteignant en 2021 la bagatelle de 180 milliards de puces produites, coupant ainsi l’herbe sous le pied d’Intel (et d’AMD) dont les tentatives de colonisation du secteur basse consommation se sont révélées infructueuses. En 2011 naît ainsi ARMv8-A, une architecture proposant pour la première fois (en option) un mode 64-bit, nommé Aarch64, et son jeu d’instruction A64, tout en préservant la rétrocompatibilité ARMv7-A/AArch32/A32 précédente, avec, comme premier représentant, l’Apple A7 inclus dans l’iPhone 5S.

Comme souvent chez les grand-bretons, la confusion est palpable entre l’ISA (ou « jeu d’instruction » en français), représentant l’ensemble des mots supportés par le processeur et leur encodage binaire, et l’architecture, qui est l’organisation au niveau macro des circuits logiques permettant de traiter efficacement ces instructions. Il faut dire qu’ARM est le principal concepteur de puces architecturalement compatibles avec les jeux d’instruction ARM, ce qui n’aide en rien à la séparation.

Or, les besoins en puissance de calcul évoluent, ce qui amène assez logiquement les ISA à co-évoluer afin de proposer des extensions permettant d’exprimer plus simplement les charges de travail à la mode — le boulot de design des unités de calcul adapté revenant par la suite aux architectes. Puisque, depuis quelques années déjà, le machine learning a révolutionné la manière de traiter des tâches de reconnaissance d’image/vocale (et bien plus encore !), ARM a dû juger que le temps était venu pour une rupture, annonçant ainsi la fin progressive de l’ARMv8 au profit d’une nouvelle architecture majeure : l’Armv9 — officiellement selon cette casse, et non ARMv9.

Globalement, cette nouvelle révision s’articule autour de trois piliers :

• La rétrocompatibilité ARMv8, sacro-sainte dans le domaine, puisqu’elle propose une migration simplifiée de l’écosystème entre l’ancienne et la nouvelle architecture.
• L’IA, avec l’évolution des extensions vectorielles SVE en SVE-2, qui proposent une taille de vecteur variable de 128 bits à 2048 bits, configurable selon une granularité de 128 bits, et ce quel que soit le matériel sous-jacent. À l’opposé, Intel sort une nouvelle version de l’AVX pour chaque taille de vecteur (SSE en premier, puis AVX, puis AVX-512) : un piège dans lequel ARM ne souhaite pas tomber. Du coup, l’évolution en passant à SVE-2 ne se fait pas sur les tailles de vecteurs, mais sur les calculs supportés, étendant l’emphase précédente sur l’IA et le calcul haute performance à des applications plus diverses : web, multimédia, traitement d’image,... ARM a l’air de viser très large sur ce coup !
• La sécurité, avec l’introduction d’une nouvelle extension du jeu d’instruction : ARM CCA, pour Confidential Compute Architecture, qui n’est pas sans rappeler le SGX d’Intel et son homologue SEV chez AMD. Vu de l’extérieur, le principe est extrêmement proche : créer une enclave, nommée Realm, séparée de l’OS et des potentiels hyperviseurs, gérée par un Realm Manager — une sorte d’hyperviseur fortement allégé (1/10 en taille de code). L’idée serait ainsi double : à la fois, proposer un environnement sécurisé simple pour les applications (comprendre, un cloisonnement toujours plus fort entre les applications, au hasard, réseaux sociaux curieux versus applications bancaires), mais également pour les professionnels, qui n’auront plus besoin de passer en revue toute la pile logicielle côté OS pour s’assurer de la confidentialité des données.

Par ailleurs, la firme a également glissé quelques informations quant au GPU intégré, a. k. a. la série Mali. Rien n’est encore disponible sur le plan matériel, mais les bleus clairs bosseraient sur l’adaptation de toutes les technologies en vogue, à savoir le Variable Rate Shading et le Ray Tracing, bien que nous nous doutons qu’un rendu 100 % raie tracée soit encore un doux rêve pour le monde de l’embarqué. Un argument dont nous devons nous méfier, puisque ARM est présent dans le monde des consoles avec la Nintendo Switch (certes équipée d’une partie graphique NVIDIA), tente de se faire une place sur la scène des serveurs avec sa série Neoverse, et pousse toujours l’initiative côté PC portable, même si aucun modèle Windows 10 ARM n’a pour le moment convaincu.

Au niveau de l’implémentation deux nouvelles générations de cœurs mobiles Matterhorn (2021) puis Makalu (2022), ce dernier offrant selon ARM un gain de 30 % par rapport au Cortex-A78 : un chiffre bien présomptueux, mais qui n’est pas délirant non plus du fait des extensions vectorielles ; encore faut-il que les applications en tirent parti. Pour autant, les détails techniques internes des cœurs Armv9 ne sont pas encore connus : il est même probable qu’ARM les garde pour l’annonce conjointe d’un SoC avec un partenaire tel Qualcomm, Apple ou Mediatek dans les semaines/mois qui suivent — la firme communiquant sur une date de début 2022 pour les premiers terminaux équipés. (Source : AnandTech)