在過去的十年裡, 開源軟體已經成為了科技世界最大的催化劑. 現在開源的力量帶來了自由發展, 生成的社區也在硬體世界中得以立足. 正是基於這些原因, RISC-V贏得了極高的人氣. 下面將會介紹RISC-V和它帶來的機會, 以及CEVA如何幫助晶片製造商充分利用它們.
什麼是RISC-V?
RISC-V是一個開放的指令集架構 (ISA) , 最初由加州大學伯克利分校的計算機科學系開發. 它基於流行的精簡指令集 (RISC) , 和ARM, MIPS和其它常見的商業處理器架構一樣.
RISC-V自2010年開始, 現在已經成長為一個巨大的全球合作項目, 橫跨多個大學和工業領域. 它的一致性是由非營利的RISC-V基金會(https://riscv.org/)保證的, 既指導底層指令集架構 (ISA) 規範, 又扮演市場引擎的角色來推廣RISC-V.
需要澄清的是RISC-V的指令集架構, 正如它的名字, 是一個指令集的架構規範, 而不是一個具體的處理器設計. 從開源指令集架構開始, 很多的學術和行業團隊創造了多個不同設計的處理器, 但本質上講都是同一種語言. 快速瀏覽RISC-V基金會的網站, 上面展示了大量的處理器實現, 從完整的開源處理器設計, 比如 Rocket, Orca和PULPino, 到生產商業處理器核的公司, 如SiFive, Codasip, Andes和Cortus.
這些處理器的實現範圍十分廣泛, 從簡單物聯網處理器到運行Linux的應用處理器, 都是基於一套共同的指令集, 從而反映出相較於一個封閉的商業ISA來說, RISC-V的關鍵優勢, 即差異化和自由選擇權, 可以更換處理器供應商而不遭受產品重構的痛苦.
免費的所以一定存在風險, 不對?
在這一點上, 謹慎的做法是考察實際情況, 查看新產品設計中影響處理器選擇的因素. 如同大多數設計決策一樣, 涉及到很多技術和商業因素, 一些是基於硬性指標, 一些則基於難以量化的方面.
技術指標是不言而喻的: 包括處理器具備足夠的馬力, 支援後續產品的可擴展性, 是否匹配包絡功率, 是否滿足所需的安全級別, 有沒有友好熟悉的軟體開發/調試環境, 用戶能否繼承之前的代碼庫. 商業上要考慮成本, 比如面積 (包括門數和記憶體大小) , 版稅和整個授權許可費用. 它還要考慮其它商務方面的因素, 包括供應商鎖定, 保證與賠償, 商業報告義務, 進行修改的合法權利等等.
考慮所有這些因素, 大多數設計往往採取一種 '安全' 選項, 通常使用一個專有的商業處理器, 並且經常綁定在以前使用的系列上. 然而站在戰略層面, 很多公司對選擇限制日益增強但強大的商業處理器IP供應商感到不安. 人們渴望更多的商業自由, 打破封閉指令集的鎖定, 這不光是在授權許可和著作權使用費方面有意義, 也有利於差異化.
這種需求使得RISC-V揚帆起航. RISC-V開源的指令集架構為晶片公司提供了現實的選擇, 超越普通的商業選項, 避免承擔過度的戰略風險, 就如同linux, FreeRTOS和許多其它開源RTOS在今天無可爭辯的替代了商業作業系統. 特別在那些消費物聯網設備上使用的小型嵌入式處理器上, 這種選擇非常現實. 許多知名的一流公司, 包括西部數據和英偉達, 已經公開宣布了自己的意圖, 甚至已經進行了大規模的生產. 更多的公司正在評估RISC-V, 其中一些秘密開始了先進的設計.
CEVA在RISC-V上的經驗
和這些公司一樣, CEVA已經被RISC-V的潛力所吸引, 特別是我們RivieraWaves的 Wi-Fi和藍芽IP產品. 這些通信技術需要一個小型處理器執行協議棧, 我們的目標是建立一個預先整合的參考平台, 支援我們的客戶自由選擇處理器. 由於IP的架構設計滿足超低功耗的操作, 即使是高級的無線網路配置, 對於處理器馬力的需求也很溫和. 簡要來說, 我們需要邏輯門數少, 能效比高, 處理器成熟, 加上一個熟悉的商用軟體開發環境, 可以生成面積節約的緊湊代碼. 處理器設計必須容易部署(全速運行)在FPGA和ASIC / ASSP上, 它必須有一個法律框架與我們的授權IP業務相容.
我們選擇的RISC-V處理器內核在20K門這個量級, 可以達到2.44 Coremark / MHz這個不錯的成績, 和硬體需求完全吻合. 我們內部的性能和代碼密集度測試結果顯示, 已經達到了比肩一流處理器的水平. 同樣重要的是根據我們的經驗, 將一個完整的系統移植到RISC-V所需的工作量非常少. 以更複雜的Wifi平台為例, 用嵌入式RISC-V處理器取代商業處理器, 我們只花了一個星期就完成了整合, 模擬和建立一個新的FPGA二進位檔案, 實現RivieraWaves完整的Wi-Fi 演示平台. 此外, 現有的協議軟體已經在多個不同的商業處理器上進行了開發和部署, 移植到RISC-V平台上只花了兩周時間, 包括移植, 測試和系統級驗證. 這沒有什麼奇怪的, 多虧了熟悉的GNU GCC / GDB調試器和LLVM編譯器/環境.
總的來說, 這個項目是一個偉大的成功, RISC-V真正兌現了承諾. CEVA現在是RISC-V基金會的新成員, 很高興能夠提供RISC-V基礎平台作為搭載我們的Wi-Fi 和藍芽IP核的一個選項.