处理器架构将AI带到IOT
文章作者:Richard Quinnell
Arm推出了一种处理器架构，旨在满足日益增长的对增强安全性和边缘人工智能功能的需求。
Arm推出新架构已经近十年了，但物联网的发展和人工智能(AI)向这些边缘设备的移动显然是该公司一直在跟踪的趋势。Arm刚刚推出了一种处理器架构，旨在满足日益增长的对增强安全性和边缘人工智能功能的需求。
的ARMV9架构该项目于3月底推出，旨在增强物联网设备中的人工智能处理能力。需求似乎很明显:该公司估计，90%的新物联网应用程序将包含某种人工智能元素。预计需要人工智能的应用包括用于设备控制的语音处理、用于工业自动化和消费系统的视觉处理，以及用于机器人、自主移动设备和智能传感器的机器学习。AI还为开发者提供了定制编程之外的另一种选择，使他们的设备设计适合特定的用例。万博投注网址
为了增强v9的人工智能处理，Arm与富士通合作创建了SVE (Scalable Vector Extension)架构。对于新处理器，ARM扩展并调整了该架构以创建其SVE2硬件设计。SVE2允许处理器自动缩放SIMD（单指令，多个数据）指令的向量长度以简化软件开发。结果是增强了机器学习和数字信号处理（DSP）操作的处理能力。v9架构到速率矩阵乘法的未来增强也在作品中。
来源：ARM
V9架构中的第二个焦点正在提高物联网设计的操作安全性。万博投注网址尽管具有历史悠久的个人计算机和移动设备的安全问题，但许多早期的物联网设计忽略或淡化了安全问题。万博投注网址然而，它已经变得越来越清楚，边缘设备需要尽可能多的保护，如果不是更多的话。由劫持消费者物联网设备形成的僵尸网络的兴起以及在关键基础设施和工业控制系统中不断使用物联网的使用表明了增强安全性的需求。
Arm已经在其v9处理器体系结构中实施了许多硬件安全措施，创建了新的机密计算体系结构(CCA)，以保护部分代码和数据在使用过程中不被访问或修改。这个CCA将引入并支持使用动态创建的领域——与安全和非安全世界分离的内存区域。这样的领域可以帮助在任何时候保护商业敏感的数据和代码，无论是在使用中、在传输中还是在静止状态。
其中一个CCA增强功能是永不（PAN）命令的特权访问，这可以帮助保护用户存储器免受许多常见的网络攻击向量。PAN命令可以帮助保留从已分配给用户模式的存储器的内存内核。通常，这种更高级别的软件具有允许访问用于较低级别代码的资源的权限。此访问为网络攻击提供了劫持内核以读取和修改用户代码的网络攻击的机会。然而，通过PAN指令，即使内核被欺骗到尝试，处理器的硬件也会阻止这种访问。
CCA的另一个增强是在读取或写入受保护内存的命令中实现了内存标记扩展(MTE)。行业分析网络安全利用表明，超过70％的安全问题与内存安全有关。两种主要类型的内存安全问题是时间和空间安全。当在对象已过期之后访问诸如缓冲区的对象并释放内存分配时，违反了时间安全。当此类对象访问其真实范围之外时，违反了空间安全性，例如写入超出缓冲区的界限。MTE硬件工作可以减轻两种内存安全问题。
MTE作品通过在硬件中包含对内存访问命令的扩展来创建一种锁和钥匙机制。每个内存访问指令必须包含为该内存块定义的匹配键。如果密钥不存在或不正确，硬件将阻塞内存访问，并设置一个操作系统可以读取的标志。这个标志的可用性可以通过识别代码中的内存安全错误为软件开发人员带来好处。它还可以帮助开发人员识别网络攻击何时试图利用系统漏洞，以及漏洞在代码中存在的位置，以便他们可以修改和更新代码以消除漏洞。
Armv9架构的发布只是实际硬件可用性的第一步，但Arm的合作伙伴很可能很快就会提供开发人员可以使用的处理器和工具。Cadence、富士通、谷歌、NXP、RedHat、瑞萨、Synopsys和台积电等多家公司参与了Arm的v9发布会。这是一个很好的指标，说明处理器、软件、开发工具和代工服务将很快可用，帮助将Armv9架构转变为操作设计。万博投注网址
本文最初发表于经济日报。
丰富的Quinnell.是一个退休的工程师和作家，以及Edn的前任主编。
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