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ARM, originalmente Acorn RISC Machine, e depois Advanced RISC Machine, é uma família de arquiteturas RISC desenvolvida pela empresa britânica ARM Holdings.

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Os processadores ARM são um tipo de chip que trazem como principal característica a eficiência, de modo que, não por acaso, são o padrão de processadores utilizados em dispositivos móveis, como smartphones, tablets e afins. Diferentemente dos processadores x86 utilizados nos computadores, fabricados por empresas como Intel e AMD, os processadores ARM usam uma arquitetura diferenciada que trabalha com um número limitado de instruções, fazendo os dispositivos não demandarem muita energia ou mesmo uma solução térmica muito robusta.

Apesar da proposta focada em eficiência energética e mobilidade, os processadores ARM evoluíram muito nos últimos anos, fazendo empresas como Apple, Qualcomm e até mesmo Microsoft desenvolverem plataformas que prometem oferecer a experiência de PC em dispositivos compactos. Cabe destacar que um processador ARM não é capaz de executar softwares desenvolvidos para sistemas x86, como o sistema Windows, mas existe uma versão específica do sistema operacional chamada Windows RT desenvolvida para ser executada em processadores ARM (claro que ela não oferece a mesma experiência da versão convencional do sistema operacional).

Processador ARM da Apple promete desempenho extremo para dispositivos móveis. Fonte: Divulgação/Apple

O que é ARM?

A sigla ARM quer dizer Advanced RISC Machine (Máquina RISC Avançada), e o termo RISC diz respeito a um conjunto de instruções de processadores. Esse padrão é utilizado em todos os processadores ARM, uma vez que é uma demanda da arquitetura.

RISC é um conjunto de instruções reduzido, mais limitado, fazendo as instruções serem mais simples que o sistema CISC, utilizado nos PCs. O sistema RISC exige menos do processador, assim o chip não precisa de tanta energia, o que é essencial em dispositivos móveis que têm bateria.

ARM no mercado

Os processadores ARM apresentam outra característica interessante: concentrar em um único conjunto, chamado SoC, basicamente todos os componentes para que o sistema funcione. Em um mesmo pacote, os processadores ARM podem trazer a memória, processador, GPU e modem, como nos smartphones.

Por falar em smartphones, empresas como Apple, Qualcomm e Samsung são expoentes da tecnologia, uma vez que utilizam os processadores ARM em seus dispositivos. A Qualcomm com seus chips Snapdragon utilizados por diversas fabricantes se tornou uma gigante do segmento, diferentemente de Apple e Samsung, que fabricam, além do chip (M1 e Exynos respectivamente), os dispositivos, como iPhone, iPad e Galaxy.

Mais um exemplo da grande evolução dos processadores ARM se deu quando a Apple passou a utilizar seus próprios chips ARM M1 em seus novos modelos de MacBook, abandonando soluções da Intel e prometendo ainda um ganho em desempenho frente aos processadores da concorrente. Vale destacar que a Apple é uma das pioneiras na tecnologia ARM, gerenciada pela ARM Holdings, o que permite que a maçã desenvolva sistema e chip em conjunto e que tudo funcione de uma maneira mais adequada.

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Os processadores ARM são um tipo de chip que trazem como principal característica a eficiência, de modo que, não por acaso, são o padrão de processadores utilizados em dispositivos móveis, como smartphones, tablets e afins.

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Com os primeiros protótipos, empresas do setor irão avaliar a efetividade das extensões exclusivas do projeto, que adiciona novas instruções aos códigos convencionais do hardware para melhorar significativamente sua segurança.

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A empresa de tecnologia Arm anunciou que seu programa de pesquisa Morello recebeu o primeiro hardware para testes, com um system-on-chip (SoC) e uma placa de demonstração. Os protótipos estão sendo lançados para parceiros da indústria e especialistas em segurança, como Microsoft e Google. O projeto tem como base a arquitetura CHERI (Capability Hardware Enhanced RISC Instructions), focada em elevar o nível de segurança do hardware e software para computadores do futuro.

Iniciado em 2015, o programa Morello é uma pesquisa liderada pela Arm em parceria com a Universidade de Cambridge e líderes da indústria. O objetivo é desenvolver uma arquitetura de hardware mais segura para o mercado, que adapta os conceitos básicos do computador com novas instruções pela CHERI.

"Essa nova abordagem à segurança cibernética requer um extenso trabalho de pesquisa e envolve uma mudança significativa na forma como a arquitetura do hardware é projetada e como o software executado nos dispositivos é programado para aproveitar os novos recursos", explica a Arm em seu blog.

Design do SoC do Programa Morello, da Arm

Com os primeiros protótipos, empresas do setor irão avaliar a efetividade das extensões exclusivas do projeto, que adiciona novas instruções aos códigos convencionais do hardware para melhorar significativamente sua segurança. Com o sucesso da arquitetura nos testes, a Arm deverá lançar no mercado geral seus produtos baseados no programa Morello.

Proteção nativa com arquitetura CHERI

A arquitetura CHERI é fruto de uma parceria do instituto de pesquisa SRI International e da Universidade de Cambridge para melhorar o design de segurança de hardware e software. Basicamente, a arquitetura otimiza instruções de hardware convencionais com recursos próprios para elevar os protocolos de segurança.

Recursos de proteção de memória permitem que linguagens de programação pouco seguras sejam adaptadas para fornecer maior proteção. Já o recurso de "compartimentação escalável" de software permitem uma fragmentação refinada do sistema operacional (SO) e do código do aplicativo. Essa ação limita vulnerabilidades de segurança.

A compartimentação isola diferentes partes do código. Mesmo que um invasor viole uma parte dos dados, ele não terá acesso às outras zonas do sistema

A Microsoft explica em seu blog que, ao contrário de muitas outras tecnologias de segurança atuais, o design da arquitetura CHERI mitiga vulnerabilidades. Ou seja, ao invés do sistema detectar brechas de segurança, ele pode conter ameaças de maneira nativa.

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Arm lança primeiro hardware de testes para o projeto Morello

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A empresa de tecnologia Arm anunciou que seu programa de pesquisa Morello recebeu o primeiro hardware para testes, com um system-on-chip (SoC) e uma placa de demonstração. Os protótipos estão sendo lançados para parceiros da indústria e especialistas em segurança, como Microsoft e Google.

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Encontrei mais informações sobre esta arquitetura.
Este material está baseado nas notas de aula elaboradas pelo
Prof. Léo Pini e pelo aluno de doutorado Tiago Novaes.