X86 / Arm ile karşılaştırıldığında, RISC-V için kaç adım gereklidir?
Semico Researchün en son pazar araştırması raporu, 2025 yılına kadar RISC-V mimarisini kullanan yonga sayısının, 2018'den 2025'e% 146,2 bileşik yıllık büyüme oranı (CAGR) ile 62,4 milyara ulaşacağını tahmin ediyor. Ana uygulama pazarları arasında bilgisayarlar yer alıyor. , Tüketici elektroniği, iletişim, ulaşım ve sanayi, bunların en yüksek oranını Nesnelerin İnterneti uygulama pazarının oluşturduğu yaklaşık 16,7 milyar çekirdek.
RISC-V çekirdeklerinin büyüme trendi ve ana uygulama pazarları (Kaynak: Semico Research)
Açık kaynak donanım endüstrisi yükselmeye başlıyor
Ana akım yönerge seti X86 kapalı kaynak ve pahalı Arm yetkilendirme ücreti bağlamında, Nesnelerin İnterneti gibi gelişmekte olan pazarlarda uzmanlaşmış açık kaynak RISC-V talimat seti, X86 ve Arm ekosistemleri ile yanlış hizalanmış bir rekabet oluşturabilir mi? Temsil ettiği açık kaynak donanım endüstrisinin ekosistemi, mevcut işlemci tekelini potansiyel olarak kıran önemli bir güç haline gelebilir mi? 2020'de insanların dikkatinin ve tartışmasının odağı haline geldi.
Hu Kangqiao, Genel Müdür ve Baş Teknoloji Sorumlusu, Core Internet Technology Co., Ltd.
CORELINK Technology Co., Ltd.'nin genel müdürü ve baş teknoloji sorumlusu Hu Kangqiao, şu anda RISC-V talimat setinin iş modelinin hala IP çekirdek yetkilendirmesine ve özelleştirilmiş yongalara dayandığını, ancak bazı şirketlerin genel amaçlı MCU'ları pazarlamaya başladığını analiz etti. Çaba gösterin, ancak model kısa vadede pek değişmeyecek. Öte yandan yonga endüstrisinin iş modellerinde inovasyon yapması artık daha zor.Son rekabet, performans, güç tüketimi, alan, maliyet ve kullanım kolaylığı açısından her bir ürünün zorlu gücü. Endüstrinin en çok ilgilendiği güvenlik alanında, genel yön, yerel uyumluluk olacak, ARM Trust Zone gibi teknolojilerin tanıtılmasının yanı sıra, şifreleme ve şifre çözme modüllerinde daha ulusal gizli algoritmalar tanıtılacak.
Ayrıca, Çin'in özel ulusal koşulları ve mevcut dünya durumu altında, aslında dikkati hak eden başka bir yol olduğuna ve bunun da "güvenli ve kontrol edilebilir" yoldan gitmek olduğuna inanıyor. Mevcut yerli ikame dalgasında ve "Encore" ittifakı tarafından yönlendirilen, genel amaçlı işlemcilerin ve özel amaçlı işlemcilerin araştırma ve geliştirme çalışmaları büyük ölçüde desteklenmiş ve değerlenmiştir. Büyük komut setlerinin (ISA) yerel temsilci üreticileri kendi ürünlerini başlatmıştır. X86 kullanan Zhaoxin; Arm kullanan Feiteng ve HiSilicon gibi "Encore" ürünleri; Alpha kullanan Shenwei; MIPS kullanan Loongson, ancak RISC-V komut setini temsil edebilecek CPU ürünlerinin eksikliği. İlk yüksek performanslı RISC-V işlemci ile "Encore" ittifakına herhangi biri katılabilirse, bu kesinlikle Çin pazarında dalgalanma yaratacaktır.
Aslında RISC-V mimarisi tüm bilgi işlem cihazlarına uygulanabilir, 5G iletişim ekipmanları, sunucular, süper bilgisayarlar ve diğer uygulamalar kullanılabilir ve teknoloji ve ekolojide herhangi bir sorun yoktur. Özellikle şu anki akıllı mobilite çağında, AIoT, RISC-V için iyi bir giriş noktasıdır.Gelecekteki pazar çok büyük olacaktır.RISC-V tabanlı mikroişlemci çekirdekleri artı AI hesaplama işlemcisi IP'si AIoT'de mevcut olacaktır. Segmentli alanda iyi bir fırsat bulunur.
Akıllı donanım ürünlerini örnek alırsak, CPU uygulama ekolojisine ve performansına olan bağımlılığı PC'ler, cep telefonları ve diğer ürünlerinkinden daha düşüktür, ancak CPU güç tüketimi, boyutu ve maliyetine karşı son derece hassastır.Bazı RISC-V mimarisi gömülü CPU'lar Daha düşük güç tüketimine, daha küçük alana ve benzer Arm ve X86 mimarisine sahip işlemcilerden daha düşük fiyata sahiptir.
Jin Guangyi, Ürün Pazarlama Direktörü, MCU Bölümü, Beijing Zhaoyi Innovation Technology Co., Ltd.
Beijing GigaDevice Technology Co., Ltd.'nin MCU bölümünün ürün pazarlama direktörü Jin Guangyi'nin görüşüne göre, AIoT'nin geliştirilmesi dört unsur gerektiriyor: AI algoritması, IoT güvenliği, işlemci ve hizmet platformu. İşlemci, akıllı ağ bağlantılı cihazların donanım temelidir. Çoğu IoT cihazının, kablosuz bağlantıları destekleyen düşük güçlü gömülü işlemci yongaları kullanması gerekir. Yapay zeka ile ilgili uygulamalar ayrıca uç bilgi işlemin eksiksiz bir şekilde oluşturulması için yerleşik işlemciler gerektirir. AIoT uygulamaları. RISC-V'nin açık kaynak özelliği yonga tasarımını bağımsız kılar, yonga tasarım planlaması mimaride daha özgürdür ve açık temel platform aynı zamanda eşiği düşürmeye ve endüstriyel yükseltmeyi teşvik etmeye yardımcı olur.
Ancak Hu Kangqiao, sektöre yonga mimarisinin kendisinin AIoT alanındaki en belirleyici unsur olmadığını hatırlattı IC üreticilerinin müşteri ihtiyaçlarını, yonga tanımlama yeteneklerini, güç tüketimi kontrol yeteneklerini ve yazılım ve donanım algoritması koordinasyon yeteneklerini kavrama becerisinin daha kritik olduğunu hatırlattı. Örneğin, yaygın bir batarya ile çalışan IoT yongasında, işlemci çekirdeğinin kapladığı alan aslında sadece 1 / 5-1 / 10'dur.Diğer parçaların nasıl tasarlanacağı da çok önemlidir.
Xu Tao, Shanghai Saifang Technology Co., Ltd. CEO'su
Shanghai SiFive Technology (SiFive) Co., Ltd. CEO'su Xu Tao, özellikle güvenlik alanında RISC-V tarafından yapılan atılımlardan bahsetti. Ekim 2019'da SiFive, SoC tasarım güvenliği için yeni bir mimari piyasaya sürdü: Çok alanlı güvenlik koruması ve SoC güvenliğini sağlamak için dinamik olarak denetlenebilir bir güven kökü kullanan açık ve ölçeklenebilir bir sistem düzeyinde güvenlik çözümü olan SiFive Shield Aynı zamanda, en üst düzeyde uyumluluk ve özelleştirmeyi garanti edebilir.Mimari özellikleri geneldir ve güvenli önyükleme kodu ve şifreleme kitaplığı Github'da açık kaynaklıdır.Güvenlik alanıyla ilgilenen RISC-V geliştiricileri doğrudan indirebilir kullanın.
İlgili şirketlerinin planlarına göre SiFive, bu yıl yukarıdaki üç alan için ultra yüksek performanslı skaler işlemciler, AI vektör işlemcileri, Etki Alanına Özgü Mimari (DSA, Etki Alanına Özgü Mimari) platform çözümleri ve özel IP'ye odaklanacak. Plan, ürün düzeyine yükseltilir, böylece ortakların ürünleri daha rekabetçi ve farklılaştırılmış genel performans elde edebilir; Core Internet, yüksek performanslı analog IP ile bir dizi RISC-V ürünü başlatmak için kendi analog avantajlarını birleştirmeyi planlayacaktır. Analog özelliklere sahip bir RISC-V MCU ve özel işlemciler için alt müşterilerin ihtiyaçlarını karşılamak üzere belirli bir endüstri için özelleştirilmiş bir MCU. Zhaoyi Innovation, çeşitli IDE, ara katman yazılımı, geliştirme kitleri ve diğer araç desteği de dahil olmak üzere dünyanın ilk RISC-V mimarisi 32 bit genel amaçlı MCU ürün serisine dayalı RISC-V ekosistemini iyileştirmeye devam edecek ve daha fazlasını başlatmak için iş ortaklarıyla yakın işbirliği içinde çalışacak. Çözümlerin çoğu GD32 RISC-V çekirdek MCU'ya dayanmaktadır ve RISC-V konuları hakkında çevrimdışı etkinlikler ve çevrimiçi eğitim videoları düzenlenmektedir.
Açık kaynak mimarisi ticari başarı
RISC-V, basitlik, açık kaynak, esneklik, modülerlik, yapılandırılabilirlik ve "tarihsel bagaj olmaması" gibi avantajlara sahiptir. Bununla birlikte, temel "ekosistem" konusunda, geçen bir veya iki yılda farklı sesler ortaya çıktı: Bazı insanlar bunu düşünüyor Arm, x86 ve halihazırda çok olgun ticari mimari olan diğer ekosistemlerle karşılaştırıldığında, RISC-V ekosistemi hala kırılgan; ancak bazı insanlar, RISC-V'nin en iyi olduğu AIoT alanında ekolojik zincirin nispeten kısa olduğunu ve aslında inşa edilmesinin çok daha kolay olduğunu düşünüyor.
"Ekolojinin olgunluğu bir gecede elde edilemez. Ekolojik zinciri geliştirmek için uzun bir süreç gerektirir." Xu Tao, RISC-V'nin diğer eski işlemci mimarilerine kıyasla teknik özelliklerin resmi olarak yayınlanmasından itibaren yalnızca 5-6 yıllık bir geçmişe sahip olduğuna inanıyor. Bununla birlikte, geçtiğimiz iki yıldaki gelişim trendinden yola çıkarak, RISC-V mimarisine dayalı altta yatan yazılım teknolojisi, donanım geliştirme panosu, üst düzey yazılım uygulaması, işletim sistemi ve terminal ürünleri sonsuz bir akışta ortaya çıkıyor ve popülerlik yapay zekanınkinden ve hatta yakın gelecekte bile daha az değil. Soğuk başladığında, RISC-V teknolojisi hala yatırımcılar tarafından aranıyordu.
Bunlar arasında, yazılım düzeyinde destekte devam eden artış, genellikle gerçek zamanlı işletim sistemi FreeRTOS / RT-Thread, Linux işletim sistemi Fedora / Debian, derleyici IAR / kart gibi RISC-V ekosisteminin inşasında önemli bir iyi haber olarak kabul edilir. Mpel, hata ayıklayıcı Lauterbach / SEGGER, vb. Tamamen uyumlu olmaya ve RISC-V'yi desteklemeye başladı ve geçmişte diğer işlemcilerle işbirliği yapan giderek daha fazla yazılım şirketi de RISC-V ekosistemine katıldı.
Bununla birlikte, ele alınması gereken şey, cep telefonları, masaüstü bilgisayarlar, tabletler, endüstriyel kontrol, vb. Alanlarda, RISC-V için yazılım desteğinin hala nispeten eksik olmasıdır. Linux açık kaynağın öncüsü olmasına ve sunucu alanında tekele sahip olmasına rağmen, son birkaç on yılda tüketici pazarında biriktirdiği ekosistem hala Windows'unkinden daha düşüktür. Bu nedenle, açık kaynak hala kapalı kaynaktır ve rekabet ortamını değiştirmede kilit bir faktör değildir. Rekabet ortamını değiştirmenin anahtarı yalnızca ticari başarıdır.
"Çip tasarımının tarihi bize, tüketicilerin seçtiği şeyin asla en iyi teknoloji olmadığını söyledi." Hu Kangqiao o yıl Alpha 21264'ü listeledi. O sırada Intel Pentium'unkiyle karşılaştırılabilir bir performansa sahip böyle bir yonga nihayetinde İflasın kaderinden kaçamamasının nedeni, iş dünyasında Wintel Alliance'a kaybetmesiydi. "Bu, RISC-V için iyi bir uyarıdır," dedi Yeni mimari, herhangi bir alandaki diğer komut seti mimarilerinin işlemcileriyle rekabet edecekse, ticari olarak belirli bir alanda başarılı olması gerekir. Elbette, başarıya ulaşmanın birçok yolu var. RISC-V tasarım üreticileri, "sekiz ölümsüz ile denizi geçebilir ve sihirli güçlerini gösterebilir."
Çip özelleştirmesi yükselişte
Uygulama alanlarının artan iyileştirilmesiyle birlikte, üreticiler uygulama alanları için işlemci mimarisini (DSA) optimize edebildiğinden ve çekirdek teknolojiyi oluşturabildiğinden, yongaların dikey alanlarda özelleştirilmesi geleceğin trendi olarak kabul ediliyor.
Jin Guangyi, "Ama her şeyin iki yüzü vardır," dedi. Bir yandan, RISC-V talimatlarının açıklığı sayesinde, tasarımcılar belirli bir RISC-V spesifikasyonuna dayalı olarak gerekli uzatılmış talimatları ekleyebilir ve bu da çipe yüksek derecede esneklik sağlar. Ve programlanabilirlik. RISC-V'nin açık kaynak özelliklerinin maliyet açısından da daha fazla avantajı vardır, bu da giriş engellerini azaltmaya ve dikey piyasa çiplerinin listeleme döngüsünü hızlandırmaya yardımcı olacaktır. Öte yandan, RISC-V standardının çeşitli üreticiler tarafından genişletilmesi, yazılım ve donanım ekosisteminin refahını artırmak için parçalanmadan ziyade çeşitlilik ile karakterize edilmelidir.
Xu Tao, SoC yonga tasarımının dikey alanının birkaç aşama içerdiğini söyledi: Öncelikle dikey uygulamaların bulunması ve uygulama senaryolarının yazılım (SDK, protokol yığını, işletim sistemi gibi) gereksinimlerinin doğrulanması gerektiğini söyledi. Genel kontrole ek olarak, bilgi işlem için gerekli olan temel algoritmalar (ses ve video, bilgisayarla görme, derin öğrenme vb.), Ürünün eşiği ve rekabet avantajıdır. En uygun sonuçları elde etmek için yazılım ve algoritma gereksinimlerini karşılamak için çip tasarımında uygun SoC mimarisi benimsenmeli ve CPU, DSP, ISP, vb. Gibi belirli uygulama alanlarıyla ilgili çekirdek IP'de uygulanmalıdır.
RISC-V'nin DSA yeniliği getirmesinin temel nedeni, dikey alanda oluşturulan SoC platform şablonundaki dikey alanın ürün optimizasyonunu ve inovasyon yeteneklerini ve ayrıca bulut tabanlı hızlı SoC özelleştirmesini, özellikle akıllı seste hızlandırabilmesidir. Video alanında, RISC-V'nin esnekliğine ve ölçeklenebilirliğine dayalı olarak, ister üçüncü taraf ister kendi algoritmalarıyla birleştirilmiş olsun, yüksek enerji verimliliği oranı, düşük güç tüketimi, güvenlik ve güvenilirlik ile yenilikçi bir SoC mimarisi oluşturabilir. RISC-V'nin değeri.
Upstream ve downstream ortaklarla işbirliği yapmak da çok önemlidir Bu konsept SiFive tarafından kurulan Core Designer platformunda gerçekleştirilmiştir. Şu anda, kullanıcılar web arayüzüne dayalı olarak iki şeyi başarabilir: 1. İhtiyaç duydukları CPU çekirdeğini özelleştirin ve bunları müşterilere RTL biçiminde yetkilendirin; 2. Belirli dikey uygulamalara uygun bir alt sisteme entegre edilen CPU ve donanım IP'sine dayanarak, bu Donanım mimarisi, daha iyi bilgi işlem enerji verimliliği ve hatta maliyet etkinliği sağlayabilir ve ardından bunu müşterilere yetkilendirebilir.
Ancak Hu Kangqiao, DSA'nın teknik bir zorluk olarak adlandırılamayacağına ve inovasyon hakkında konuşamayacağına ve sadece iyi bir giriş noktası olarak değerlendirilebileceğine inanıyor. Bu alanda üreticilerin ticarileştirme kabiliyetleri daha da sınanmaktadır. Alana özgü olarak adlandırılan işlemcinin öncelikle böyle bir alanı bulması gerekir.Bu, alt uygulama ve çözüm üreticilerinin derinlemesine işbirliği yapmaya istekli olmasını, kapalı kapılar ardında çalışmasını ve müşteri ihtiyaçlarını yerinde araştırmamasını gerektirir, ticari başarı elde etmek asla mümkün olmayacaktır. Bu nedenle, RISC-V alanında bir şeyler yapmaya hazır olanların, gerçek ihtiyaçlarını anlamak ve en acil olarak çözmeleri gereken sorunları görmek için kullanıcılarla daha fazla iletişim kurmasını önerdi: güç tüketimi, maliyet, alan, performans , Gerçek zamanlı mı yoksa güvenlik mi?
Arm, geçtiğimiz yıl Arm Techcon konferansında Armv8-M mimarisi için Özel Talimatlar başlatacağını duyurdu. 2020'nin ilk yarısında Cortex-M33 işlemci çekirdeğinde uygulanacak ve yeni veya mevcut olanları etkilemeyecek. Yetkili üreticiler ek ücretler alır. Dış dünya bunu genellikle, ilk olarak RISC-V'nin büyük rekabet baskısını hisseden ve ikinci olarak özelleştirilmiş talimatların faydalarını takdir eden Arm olarak yorumlar.
"Özelleştirmek için artık ARM bir takipçi haline geldi ve RISC-V lider." Xu Tao, dikey alandaki çip özelleştirme işinin mevcut ve gelecekteki bir trend olduğunu ve bunu bu trendde bulabileceğinizi söyledi. Çip yeniliği için daha fazla fırsat. Her IP'nin yalnızca dikey alanlar için özelleştirme gereksinimleri yoktur, aynı zamanda hızlı bir şekilde teslim edilebilir.Gereksiz yedek mantık geçitlerinin sayısını azaltmak ve güç tüketimini azaltmak gibi yalnızca özelleştirme kullanıcılara daha fazla değer sağlayabilir.
Özel yongaların hem avantajlar hem de zorluklar olduğunu söyledi.Burada iki temel nokta söz konusudur: Biri parametrelerin uyarlanabilirliği ve RISC-V IP, üçüncü taraf IP ve EDA araçları arasındaki etkileşim; diğeri ise uygulamanın anlaşılması ve anlaşılmasıdır. Ne kadar derin olursa, o kadar fazla özelleştirme yapılır. RISC-V'nin özelliği, mimariyi ayarlamaya veya optimize etmeye gerek kalmadan özelleştirme için uygun olmasıdır. Komut özelleştirmesi RISC-V'ye özgü olduğundan, kullanıcının yalnızca parametreleri RISC-V temel çekirdeğinde ayarlaması ve ardından uygun olanı seçmesi gerekir. Modül kullanılabilir, ancak Arm elde etmek için ek yamalar gerektirir.
Bu yeni özelleştirilmiş talimat işlevi, yonga geliştirme için daha fazla esneklik sağlar, ancak aynı zamanda algoritmaların, kod kitaplıklarının, derleyicilerin ve diğer destekleyici araçların desteğini gerektirir. Talimat seti mimarisine ek olarak, çip geliştirmenin ayrıca çip arayüzü çevre birimleri, güvenlik, güvenilirlik ve maliyet gibi bir dizi konuya dikkat etmesi gerekir.Bu aynı zamanda özelleştirme için nesnel bir zorluktur.
"İhtiyatlı bir şekilde, müşterilerin% 95'inden fazlasının özel komut setlerine talep olmadığı söylenebilir. Özel komut setlerine talepte bulunan müşteriler, daha düşük güç tüketimi elde edebildikleri için ASIC yardımcı işlemcilerini tercih etme eğilimindedir. "Hu Kangqiao, özelleştirilmiş talimat setinin büyük ölçüde genel ve özel amaç arasında bir denge bulmaya yönelik olduğuna ve bu dengenin nasıl bulunacağının piyasa tarafından belirlendiğine inanıyor ve bir şirketin pazarı derinlemesine kavrayışını test ediyor.
Bu makale, International Electronic Business Information'ın Nisan 2020 sayısındaki bir makaledir.Tüm hakları saklıdır.Yeniden basılması yasaktır. Ücretsiz dergi aboneliğine başvurmak için burayı tıklayın
