ARMv9: Neue Basis für die nächsten Milliarden Smartphone-Prozessoren

Die Entwicklerfirma ARM erneuert die gleichnamige CPU-Architektur mit Version ARMv9. Ein Jahrzehnt nach der Ankündigung von ARMv8 soll der Nachfolger den per Erweiterungen hinzugefügten Funktionsumfang auf eine einheitliche Linie bringen und selbst neue Features vorantreiben. ARMv9 wird in Milliarden kommender Smartphones und Tablets, aber auch Servern, Autos und vielen Controllern zum Einsatz kommen.

Die wohl wichtigste Neuerung ist die Scalable Vector Extension 2 (SVE2). Die bisherige SVE stellte ARM zusammen mit Fujitsu im Jahr 2016 vor, deckte mit einem eigenständigen Befehlssatz aber nur Server-Prozessoren ab. Der prominenteste Ableger ist Fujitsus A64FX-CPU, die den weltweit schnellsten Supercomputer Fugaku antreibt.

SVE2 soll nun SVE und den separaten, älteren SIMD-Befehlssatz Neon verschmelzen und damit beispielsweise auch Smartphones und kleinen Controllern einen Leistungssprung bescheren. Neon kommt bis heute etwa für Signalprozessoren (DSPs) in Systems-on-Chip (SoCs) zum Einsatz. SVE2 behält die flexiblen Vektorlängen von 128 bis 2048 Bit bei – Entwickler müssen entsprechenden Code nur einmal kompilieren und können diesen auf unterschiedlich breiten SVEs laufen lassen.

256 Bit breite SVE(2)-Instruktionen lassen sich mit AVX2 von AMD- und Intel-Prozessoren vergleichen. AVX-Programme sind allerdings weniger flexibel und müssen an die jeweilige Vektorlänge angepasst werden. SVE2 sollen derweil auch KI-Anwendungen beschleunigen.

Realms für mehr Sicherheit

In Sachen Sicherheit rückt ARM die sogenannten Realms in den Vordergrund, ohne jedoch allzu sehr ins Detail zu gehen. Sie stellen eine Art Container dar, die ein Realm Manager unabhängig vom Betriebssystem und Hypervisor voneinander abschotten kann.

Die Funktion klingt ähnlich wie AMDs Secure Virtualization Encryption (SVE) in Epyc-CPUs und Intels Software Guard Extensions (SGX), mit denen Entwickler einzelne Speicherbereiche im RAM mit unterschiedlichen Keys verschlüsseln können. Gelingt es einer Malware, das RAM im Adressbereich einer anderen virtuellen Maschine zu lesen, stößt sie nur auf verschlüsselte Daten. ARM will die Realms nicht nur bei Servern einsetzen, sondern als grundlegende Funktion aller ARMv9-Chips etablieren.

Erste ARMv9-Prozessoren sollen Anfang 2022 erscheinen. Konkrete SoCs für Smartphones mit der neuen Architektur sind noch nicht bekannt. Im Falle der Vorgängergeneration ARMv8 vergingen zwei Jahre von der Ankündigung bis zur Vorstellung des ersten Smartphones – Apples iPhone 5S. Damals führte ARM mit einem großen Wechsel die 64-Bit-Kompatibilität ein.

(mma)