Arm présente sa nouvelle architecture v9

10 ans après Armv8, l'architecture v9 arrive. Les détails manquent encore à l’appel, mais les grandes lignes sont tracées : cap sur la sécurité et le machine learning. De son côté, le GPU maison Mali se prépare à gérer le ray tracing. Les premières puces devraient débarquer début 2022.

Des SoC pour les terminaux mobiles aux Apple Silicon en passant par le Raspberry Pi, Arm se trouve dans de nombreuses machines que l’on utilise au quotidien. La société compte de nombreux et puissants clients à travers le monde, ce qui a d’ailleurs aiguisé l’appétit de NVIDIA qui a mis 40 milliards de dollars sur la table pour la racheter.

La dernière architecture en date – Armv8 – a été lancée il y a maintenant une dizaine d’années avec une révolution à l’époque : le passage au 64 bits. Le fabricant vient d’annoncer la relève, Armv9, qui propose de nombreuses améliorations et sera évidemment rétrocompatible avec la précédente version. 

Il faudra probablement attendre début 2022 pour la voir arriver dans des produits finis. En effet, il ne s'agit que d'une base technique pour l'écosystème. Chaque partenaire d'Arm peut désormais l'utiliser pour ses propres puces qui restent à concevoir. Des solutions clé en main ne manqueront pas d'être annoncées dans les mois à venir.

Que faut-il en attendre ? S’il fallait la résumer en deux mots, ce serait IA et sécurité. Les tendances du moment, donc.

Sécurité : Confidential Compute Architecture et les « Royaumes » 

L’entreprise mise à la fois sur l’effet de nouveauté et sur le succès de son architecture actuelle : « Armv9 [...] s’appuie sur le succès d'Armv8 qui offre aujourd'hui les meilleures performances par watt ». L'objectif est ainsi que cette solution se retrouvera dans pas moins de 300 milliards de puces à venir. Le tout connecté en ligne de mire.

Dans le communiqué de presse, la première fonctionnalité mise en avant est la sécurité, présentée comme « le plus grand défi technologique d’aujourd’hui ». Cela passe par la Confidential Compute Architecture (CCA) qui « protège des parties de code et les données contre l'accès ou la modification en cours d'utilisation, même contre les logiciels avec un accès privilégié, en effectuant des calculs dans un environnement matériel sécurisé ».

Le CCA introduit le concept de « Royaumes » – Realms dans la langue de Shakespeare – utilisables par toutes les applications. Ils prennent place « dans une région distincte des mondes sécurisés et non sécurisés ». Arm donne l’exemple d’une application pouvant protéger des données et du code « commercialement sensibles ».

Scalable Vector Extension 2

Le second gros morceau concerne l’intelligence artificielle, un sujet là aussi ô combien d’actualité. Avec l’architecture v8.2, le fabricant avait ajouté le jeu d’instructions SVE (Scalable Vector Extension). Celui-ci avait été réalisé en partenariat avec Fujitsu, qui l’exploite d’ailleurs dans son processeur A64FX que l’on retrouve dans le supercalculateur Fugaku, en tête du Top500 des supercalculateurs.

Avec Arm v9, la relève est assurée avec l’intégration de SVE2 (présenté il y a deux ans) qui doit « améliorer les capacités d'apprentissage automatique (ML) et de traitement numérique du signal (DSP), dans une plus large gamme d'applications ». S’en suit une série de promesses avec les « buzzwords » actuels :

« SVE2 améliore les capacités de traitement pour les systèmes 5G, la réalité virtuelle et augmentée, et les opérations d’apprentissage automatique s'exécutant localement sur des processeurs, tels que le traitement des images et les applications de domotique »

Arm prépare déjà la suite et prévoit, au cours des prochaines années, d’étendre davantage les capacités de calculs pour les services d'IA « avec des améliorations substantielles au niveau de la multiplication matricielle au sein du processeur, en plus des améliorations pour l’IA en cours de développement dans ses GPU Mali et ses NPU Ethos ».

Les GPU Mali se préparent au ray tracing

Puisqu’on parle de la partie graphique, Arm glisse dans une slide que de nouvelles technologies sont en approche, avec par exemple VRS (Variable Rate Shading) et surtout la prise en charge du ray tracing.

Pour rappel, cette dernière n'est pas nouvelle puisqu'on retrouve déjà dans plusieurs SoC mobiles. Apple dispose d'ailleurs d'accélérateurs spécifiques au sein de ses dernières puces maison. Ici, aucun détail n’a été donné sur les ambitions d’Arm concernant le ray tracing. Si le rachat par NVIDIA a lieu, leur stratégie sera néanmoins alignée.

Des pistes d’amélioration tous azimuts

Côté performances, Arm annonce un gain de plus de 30 % sur l’IPC des deux prochaines générations, sans donner plus de détails si ce n’est qu’elles portent le nom de code Matterhorn (2021) et Makalu (2022).

D’autres améliorations concernant les éventuels designs sont en préparation puisque « Arm développe plusieurs technologies pour augmenter la fréquence, la bande passante et la taille du cache, tout en réduisant la latence de la mémoire pour maximiser les performances des processeurs Armv9 ». Là encore, les détails manquent à l’appel.

De nouvelles puces chez les partenaires en 2022 ?

Un site dédié aux nouvelles fonctionnalités d’Arm v9 est disponible par ici. De nouveaux billets de blog techniques viendront certainement apporter des précisions au cours des prochains mois.

Le fabricant lance généralement une nouvelle génération de puce chaque année, on devrait donc entendre parler rapidement des successeurs des Cortex-X1 et A78, puis les voir débarquer dans des terminaux probablement à partir de début 2022. Il sera alors temps de faire le point sur les performances réelles.