Qu'est-ce qu'une machine RISC avancée ?

Qu'est-ce qu'une machine RISC avancée ?

Advanced RISC Machine est un ancien nom pour le processeur ARM moderne, qui représente la forme la plus avancée de l'architecture RISC. RISC est l'abréviation de "reduced instruction set computer" (ordinateur à jeu d'instructions réduit) et désigne un type d'architecture de microprocesseur qui optimise les performances en limitant le nombre de cycles par instruction dans les programmes de l'unité centrale.

Ce billet de blog aborde le concept de machine RISC avancée, les avantages de l'architecture RISC et l'utilisation des machines RISC avancées dans les systèmes embarqués.

Histoire de la machine RISC avancée (ARM)

La profusion de noms liés entre eux a une histoire intéressante. Aujourd'hui, ARM Holdings - détenue par le géant SoftBank Group, via son Vision Fund - est le leader mondial de la conception de microprocesseurs et d'unités de traitement graphique (GPU). Mais ARM a débuté à la fin des années 70 sous la forme d'une société britannique aujourd'hui disparue, Acorn, qui a mis au point un ordinateur RISC pionnier. Le 26 avril 1985, après six ans d'efforts de conception, le premier prototype du processeur ARM a été livré par une équipe dirigée par Sophie Wilson et Steve Furber.

Il s'agit de l'Acorn RISC Machine 1(ARM1), le processeur RISC le plus simple de l'époque. Cette réalisation a jeté les bases de l'une des architectures de processeurs les plus populaires de l'histoire. Le RISC d'Acorn a été utilisé dans l'Archimède d'Acorn, un ordinateur domestique de 32 bits dont le nom peut susciter la nostalgie chez les lecteurs plus âgés.

Dans les années 90, après sa constitution, la société a remplacé "Acorn" par "Advanced" et le processeur a été baptisé "Advanced RISC Machine". En 1998, après l'introduction en bourse de la société, son nom est devenu simplement "ARM Holdings", ou "ARM" en abrégé. Le nom de l'architecture/processeur a suivi le même chemin, changeant à nouveau de nom pour devenir simplement "ARM".

Avantages de l'architecture RISC

Une unité centrale exécute un ensemble de programmes, dont la complexité dépend de l'ensemble des instructions qui composent ce programme, ainsi que du nombre de cycles par instruction. Il existe deux approches pour améliorer les performances d'une unité centrale.

• Réduire le nombre d'instructions par programme
• Réduction du nombre de cycles par instruction

L'architecture CISC (Complex Instruction Set Computing) emprunte la première voie et tente de réduire le nombre d'instructions par programme. Cette architecture regroupe les instructions, ce qui représente plus de travail pour le matériel, mais moins pour la mémoire vive.

En revanche, les processeurs dotés d'une architecture RISC (Reduced Instruction Set Computing) optimisent les performances en minimisant le nombre de cycles par instruction. Une seule instruction ne prend qu'un seul cycle CPU. Les opérations ne sont effectuées que sur les registres, jamais directement sur la mémoire.

Les processeurs RISC simplifient l'exécution des instructions en utilisant un ensemble rationalisé d'instructions qui peuvent être exécutées en un seul cycle d'horloge. Cette philosophie de conception se traduit par des performances plus rapides, une consommation d'énergie réduite et une efficacité accrue par rapport aux architectures CISC.

Avec le RISC, les compilateurs doivent passer plus de temps à décomposer les instructions complexes en unités individuelles. Cela peut représenter un travail considérable.

Cependant, le processus de décodage lui-même est minimal. Et c'est là que le bât blesse : Dans une puce, des transistors sont nécessaires pour décoder les instructions. Avec une architecture RISC, on utilise donc beaucoup moins de transistors qu'avec une architecture CISC.

RISC = parfait pour les systèmes embarqués

Le fait d'avoir moins de transistors signifie que la construction est plus petite. Cela se traduit par une réduction des coûts, de la consommation d'énergie et de la dissipation thermique. Ces propriétés rendent l'architecture RISC idéale pour les puces utilisées dans les systèmes embarqués, qui nécessitent des appareils légers, portables et alimentés par batterie, tels que les smartphones et les ordinateurs portables.

De nos jours, le terme "machine RISC avancée" est essentiellement synonyme de processeur ARM. L'architecture de jeu d'instructions ARM est la principale forme d'architecture RISC dans le monde, avec plus de 100 milliards de processeurs ARM en circulation. ARM (l'entreprise) concède des licences pour ses processeurs à diverses entreprises qui les utilisent dans des systèmes sur puce (SoC) et des systèmes sur module (SoM). Ces entreprises conçoivent également des cœurs qui mettent en œuvre le jeu d'instructions ARM.

L'architecture ARM est l'option préférée pour les appareils mobiles embarqués comme Android, Chrome OS, Firefox OS et Windows Mobile. Depuis 2012, l'architecture est prise en charge par plusieurs distributions Linux, telles que Debian, Gentoo, Ubuntu et Raspberry Pi OS.

Les mises à jour de l'architecture ARM64 (AArch64) sont également arrivées pour la version 6.3 du noyau Linux. L'un des points forts des changements ARM64 dans Linux 6.3 est l'introduction de la prise en charge côté noyau de la Scalable Matrix Extension 2 (SME 2). Cette mise à jour englobe à la fois la prise en charge de SME 2 et de SME 2.1, apportant des améliorations au noyau.

Quel est l'objectif d'une machine RISC avancée ?

L'objectif premier d'une machine RISC avancée (ARM) est d'offrir une architecture et un jeu d'instructions qui privilégient l'efficacité énergétique, les performances élevées et l'accessibilité financière. Le processeur ARM englobe une famille d'architectures informatiques à jeu d'instructions réduit (RISC), qui sont largement utilisées dans divers appareils électroniques tels que les smartphones, les tablettes, les systèmes embarqués, etc.

Les processeurs ARM sont particulièrement bien adaptés aux appareils alimentés par batterie. Grâce à leur faible consommation d'énergie et à leur faible dégagement de chaleur, les processeurs ARM constituent un choix idéal pour ces appareils, contribuant ainsi à prolonger la durée de vie des batteries et à améliorer l'expérience des utilisateurs. Pour ce faire, ils utilisent un jeu d'instructions rationalisé qui nécessite moins de cycles d'horloge pour l'exécution des instructions, ce qui réduit la consommation d'énergie tout en améliorant les performances.

ARM a un impact sur de nombreuses industries différentes. Des appareils mobiles aux systèmes automobiles, des appareils IoT aux centres de données, l'utilisation de machines RISC avancées continue de croître et d'alimenter les technologies qui façonnent nos vies. Pour connecter des milliards d'appareils et permettre une communication fluide entre eux, l'architecture ARM offre une base solide.

Les appareils IoT ont également besoin d'un correctif du noyau en direct

Réputés pour leur efficacité énergétique et leurs performances, les processeurs ARM équipent des milliards d'appareils dans le monde. Néanmoins, comme toute autre technologie, ils ne sont pas à l'abri des vulnérabilités.

Le botnet Mirai est l'un des exemples les plus courants de menaces pour la sécurité de l'IdO. Observé pour la première fois en 2016, ce botnet a depuis été associé à de nombreuses cyberattaques de premier plan, notamment la cyberattaque Dyn de 2016, qui a entraîné d'importantes perturbations sur divers sites web.

En février 2023, une nouvelle variante du botnet Mirai, "Mirai v3g4", a été découverte, ciblant 13 vulnérabilités non corrigées dans les appareils de l'internet des objets (IoT). Cela montre la nécessité d'appliquer des correctifs en direct au noyau des appareils IoT.

Alors que l'utilisation des appareils ARM continue de croître, il est impératif de donner la priorité aux correctifs de vulnérabilité pour maintenir une sécurité robuste. Avec KernelCare IoT, vous pouvez maintenir sans effort la sécurité de l'écosystème de l'Internet des objets (IoT) d'entreprise basé sur Linux de votre organisation en restant à jour avec les derniers correctifs de sécurité.

La solution KernelCare IoT applique de manière transparente les correctifs de vulnérabilité les plus récents lorsque les appareils connectés sont en fonctionnement. Cela permet aux entreprises d'automatiser le déploiement des correctifs dans l'ensemble de leurs écosystèmes IoT, sans avoir à programmer des temps d'arrêt ou à redémarrer des appareils individuels.

Dernières paroles

Dans le domaine de l'informatique, l'architecture Advanced RISC Machine (ARM) s'est révélée révolutionnaire. La recherche constante de l'efficacité et de la performance par ARM aura sans aucun doute une influence durable sur l'industrie technologique pendant de nombreuses années.

En appliquant rapidement les correctifs et les mises à jour, vous protégez vos appareils contre les exploits potentiels, les attaques de logiciels malveillants et les accès non autorisés. En outre, les correctifs améliorent les performances des appareils, protègent les données personnelles et garantissent la conformité aux normes industrielles.