Negli ultimi dieci anni, il software open source è diventato il miglior catalizzatore nel campo della tecnologia.Oggi, il potere dell'open source ha portato allo sviluppo libero e la comunità risultante ha anche guadagnato un punto d'appoggio nel mondo dell'hardware. RISC-V ha guadagnato molta popolarità: questo articolo introduce l'architettura ISA (RISC-V instruction set) e come riscrivere le regole dell'ecologia del processore nell'era di Internet of Things (IoT).
Che cos'è RISC-V?
RISC-V è un'architettura aperta dell'insieme di istruzioni sviluppata originariamente dal Dipartimento di Informatica dell'Università della California, a Berkeley, basata principalmente sul popolare principio RISC (istruzione ridotta). , Proprio come ARM, MIPS e altre architetture di processori commerciali comuni.
RISC-V ha iniziato a modellarsi nel 2010 e ora è cresciuto in un enorme programma di cooperazione globale esteso a più università e industrie.La Fondazione RISC-V senza scopo di lucro fornisce coerenza. Non solo guida le specifiche ISA sottostanti, ma svolge anche il ruolo di motore di marketing per promuovere l'approccio RISC-V.
Per essere chiari RISC-V set di istruzioni, come suggerisce il nome è una specifica di set di istruzioni, piuttosto che un disegno processore specifica architettura set di istruzioni dall'inizio del source, molti gruppi accademici e industriali per creare una varietà di diverso design del processore, ma in sostanza utilizzano tutti la stessa lingua. un giro veloce del sito di RISC-V Foundation, è possibile vedere la parte superiore mostra un sacco di implementazione del processore, il razzo, Orca e Pulpino come ad esempio un open source completa Progettazione di processori, per aziende che producono core di processori commerciali come SiFive, Codasip, Andes e Cortus.
Questi processori contemporanei hanno una vasta gamma di implementazioni: dai semplici processori IoT ai processori di applicazioni che eseguono Linux, tutti si basano su una serie comune di istruzioni, che riflettono i vantaggi chiave di RISC-V rispetto agli ISA commerciali chiusi. Differenziazione e libertà di scelta e la possibilità di sostituire i produttori di processori senza subire il dolore della re-architettura del prodotto.
Gratuito, quindi deve esserci un rischio?
A questo punto, è prudente esaminare la situazione attuale e considerare i fattori che influenzano la scelta del processore nella progettazione di nuovi prodotti, come molte decisioni di progettazione, ma anche molti fattori tecnici e commerciali, alcuni basati su indicatori complessi e alcuni basati su difficoltà. Aspetti quantitativi
Gli indicatori tecnici sono evidenti: il processore include una potenza sufficiente? Supporta la scalabilità dei prodotti successivi? Corrisponde ai pacchetti di potenza? Soddisfa il livello di sicurezza richiesto? Esiste un ambiente di sviluppo / debug del software amichevole e familiare? • Un utente può ereditare librerie di codici legacy, ecc. Gli standard commerciali devono considerare i costi, come l'area (incluso il numero di porte e dimensioni della memoria), le royalties e i costi generali di autorizzazione, tenendo conto anche di altri fattori aziendali, compresi i fornitori. Lockdown, garanzia e compenso, obblighi di reporting aziendale, diritti legali per apportare modifiche, ecc.
Considerando tutti questi fattori, la maggior parte dei progettisti tende ad adottare un'opzione "sicura", solitamente utilizzando un processore commerciale proprietario, e spesso si lega a una serie precedentemente utilizzata. Tuttavia, da un punto di vista strategico, molte aziende sono I fornitori di IP dei processori commerciali sempre più limitati ma potenti sono a disagio: le persone sono ansiose di avere maggiore libertà commerciale e di interrompere il blocco dei set di istruzioni chiuse, non solo significativo in termini di licenze e diritti d'autore, ma anche di differenze. di.
Questa richiesta rende salpare RISC-V: l'architettura di set di istruzioni open source RISC-V offre alle aziende di chip una scelta realistica per andare oltre le comuni opzioni di business ed evitare rischi eccessivamente strategici come Linux, FreeRTOS e molti altri. Il sistema operativo in tempo reale codificato sorgente (RTOS) è l'alternativa inconfutabile di oggi ai sistemi operativi commerciali (OS), in particolare per i piccoli processori embedded utilizzati su dispositivi IoT consumer. Le aziende di livello 1, tra cui Western Digital (WD) e Nvidia, hanno annunciato pubblicamente le intenzioni della propria azienda e persino avviato la produzione su larga scala, oltre a molte altre società stanno valutando RISC. -V, alcuni di loro iniziano addirittura segretamente il design avanzato.
Per esempio CEVA RivieraWaves di progetti di prodotti internet Wi-Fi e IP Bluetooth. RISC-V nel potenziale di attrazione di queste tecnologie di comunicazione richiedono un piccolo processore per eseguire lo stack di protocollo, l'obiettivo è quello di creare una piattaforma di riferimento pre-integrata, consente ai clienti la libertà di scegliere processore. Poiché l'architettura IP progettato per soddisfare l'operazione ultra-bassa potenza, anche per la configurazione avanzata di rete senza fili (Wi-Fi) per la domanda processore potenza è anche molto delicato.
In termini semplici, abbiamo bisogno di meno logica conteggio cancello, processore maturo di un ambiente di sviluppo software di tipo commerciale familiare in grado di generare risparmi in area del chip per snellire il codice a basso consumo energetico e, più. Il processore è progettato per essere facile da implementare ( Esecuzione a piena velocità) su FPGA e ASIC / ASSP, ma deve anche avere un quadro normativo compatibile con i nostri servizi IP autorizzati.
Ad esempio, il CEVA RISC-V numero di core 20K cancelli selezionata, per ottenere 2,44 CoreMark / MHz di questi buoni risultati, e requisiti pienamente coerenti e hardware. Le proprietà dei risultati codice di riferimento e di test intensità all'interno dello schermo, è stato raggiunto Lo stesso livello del miglior processore della sua classe, ed è anche importante che, secondo la nostra esperienza, il carico di lavoro richiesto per portare a RISC-V un sistema completo sia molto piccolo.
Prendendo come esempio la più complessa piattaforma Wi-Fi, la sostituzione del processore commerciale con un processore RISC-V incorporato richiede solo una settimana per completare l'integrazione, simulare e creare un nuovo file binario FPGA, completo La piattaforma di visualizzazione Wi-Fi RivieraWaves Inoltre, il software di protocollo esistente che è stato sviluppato e implementato per molti anni su diversi processori commerciali può essere trasferito alla piattaforma RISC-V in due settimane, tra cui porting, testing e Verifica a livello di sistema Questo non è sorprendente, grazie al noto ambiente GNU GCC / GDB e LLVM di compilatore / debugger.
In generale, questo progetto è stato un grande successo: RISC-V ha davvero raggiunto la sua promessa.