科普文章:到底什么是RISC-V

  • 2023-03-11
  • John Dowson

科普文章:到底什么是RISC-V

  SiFIve位于旧金山,是最早的RISC-V公司,创立与2007年,其创始人即发明并开发RISC-V的UCB团队。从2015年开始,该公司发布了许多基于RISC-V的处理器内核,主要针对从发烧友到主要制造商的各个级别的开发。

  2019年,该公司通过推出用于嵌入式架构的64位微S2 Core IP系列扩展了其产品组合。SiFive表示,其S2系列的目标是处理越来越多的连接设备的处理需求,处理实时工作负载,并在不同程度上利用人工智能和机器学习。

  该创业公司称其目前拥有超过100个RISC-V处理器许可证,并表示其中包括高通和SK海力士在内的十大半导体公司中有六家是其客户。Sifive设计的芯片已被用于商业发行的产品中,包括中国可穿戴设备公司Huami生产的智能手表和韩国初创企业Fadu生产的存储设备。

  高通作为ARM最大的客户之一,也参与投资了SiFive。这预示着,高通未来将开发基于RISC-V架构的处理器,摆脱对于Arm的完全依赖。

  SiFive被认为是IP供应商,但其实是通过芯片设计软件化与RISC-V的结合,创造出无限可能的IP Core,目前SiFive已推出数款产品,产品线可分为E Core、S Core、U Core三大区块,E Core为32位嵌入式处理器IP,主要应用于MCU、边缘运算、AI与IoT。

  SiFive也将持续推出全新的产品,并扩大其应用,着力于教育、研究合作与商用解决方案等3个方向,对于商用解决方案,从目前发展来看,RISC-V的发展将会与IoT息息相关,而IoT的垂直应用也将对系统研发带来严苛挑战。

  西部数据成立于1970年,是家美国公司,是数据存储业的排头兵、硬盘业的领头羊,为全球5大洲客户提供存储产品。

  西部数据提供广泛的技术和系列产品,包括面向数据中心环境的存储系统、存储平台和数据中心硬盘;在移动性、终端与计算环境中提供应用于车载、互联家庭、工业与IOT、智能手机和平板电脑、监控的嵌入式移动闪存卡,以及应用于计算、企业、游戏、NAS和监控设备的内置硬盘。

  西部数据在2018年11月宣布,未来旗下硬盘处理器和都逐渐转移至成RISC-V架构,为了开发RISC-V生态系统,Western Digital已经在从事RISC-V项目的各家公司中进行合作和投资。

  目前西部数据的产品每年消耗大约10亿个计算核心,而且消费量正在上升。鉴于目前SSD/HDD的发展趋势,未来将会消耗更多的内核,因此计划采用更为高效的架构来设计存储器中的控制芯片。一旦转型完成,预计每年将有20亿个基于RISC-V架构的内核出货。

  兆易创新于2005年创立于北京,是一家以中国为总部的全球化芯片设计公司。公司致力于各类存储器、及周边产品的设计研发,是国内规模较大的非易失性存储器(NVM)制造商之一。

  目前产品规划布局极为出色,不断拓展新市场。2007-2011,NOR技术不断成熟,营收突破3亿;2014年MCU业务营收增加,公司营收达到9.5亿;至2017年到达20亿元营收;2018年布局DRAM、进入人机交互领域。

  MCU即微,又称单片机。即将CPU、存储器(RAM和ROM)、多种I/O接口等集成在一片芯片上,形成的芯片级计算机。作为电子产品的“大脑”,MCU负责电子产品中数据的处理和运算,因其高性能、低功耗、可编程、灵活性等优点,在网络通信、计算机、汽车电子、工业控制等领域有着十分广阔的应用前景。

  MCU按照用途可分为通用型和专用型,通用型是指其硬件及指令不是按照某种特定用途而设计。而按其操作的数据位数,MCU可分为1位、4位、8位、16位、32位甚至64位。

  2019年8月22日,兆易创新正式发布了全球首个基于RISC-V开源架构内核的32位通用MCU产品---GD32VF103系列。兆易创新是首次将RISC-V引入通用微领域,并提供了从芯片到程序代码库、开发套件、设计方案等完整工具链支持并持续打造RISC-V开发生态。

  本次发布的GD32VF103系列,仍是采用与原先推出的基于ARM内核的GD32F103相同的110nm的工艺设计,为了两者兼容,并搭建了RISC-V与ARM之间的桥梁,利用原有的GD32系列(ARM)与GD32V系列(RISC-V),早前的Arm用户可以实现快速切换,增强了代码的复用性,将原有基于ARM架构的芯片可完美转换。

  目前,RISC-V的针对某些功能的专用芯片已有一定的出货量,但对于整体的普及推广包括覆盖面仍不够。

  兆易创新此举一方面可推动RISC-V的发展,另一方面也可灵活切入专用市场,双管齐下。该款MCU将可被应用在工业控制、消费性电子、物联网(IoT)、边缘运算及人工智慧等市场,是兆易创新进军市场的新利器。

  未来,兆易创新持续打造RISC-V开发生态,也将进一步满足市场对于开放性架构的差异化需求并有利于发挥成本优势,其中包括基本的IDE(集成开发环境)、调试下载工具、嵌入式操作系统,以及上至云端解决方案。

  该枚MCU芯片也是实现兆易创新“百货商店”战略的第一步,兆易创新的MCU产品,加上Arm架构的,入门型到高性能增强型是全范围覆盖的。GD32现有的Cortex-M产品系列就有22款。

  将原有的存储、MCU、传感器的业务线 MCU,兆易创新的产品丰富度还要进一步提升。未来的MCU产品会有三种形态:纯逻辑的,加入了存储的eNVM,加入了无线连接的eRF。

  华米科技创立于2013年,是一家在智能穿戴技术领域有着丰富生物特征识别经验和运动数据驱动的公司,拥有全球用户海量的生物识别和运动数据库。

  原先仅仅是小米手环的代工厂,但公司坚持“云(健康云服务)+端(可穿戴终端)+芯(芯片)”的布局,通过不懈的研究积累,实现了底层技术(芯片设计)的积淀,并且是继华为之后国内第二家可独立研发7nm芯片的公司。2018年2月8日,华米科技在美国纽约证券交易所(NYSE)正式上市,成为首家在美上市的中国智能可穿戴硬件企业。

  在2018年9月,华米科技推出了首款RISC-V架构的可穿戴设备黄山1号,并称是全球首款支持AI的可穿戴设备芯片组。黄山1号由一颗主频可达240MHz的处理器和HeartID、ECG、ECG Pro、Arrhythmia四个AI引擎组成,实现在本地端对心率、心电、心律失常等心脏问题进行24小时低功耗实时监测分析。

  目前黄山1号已逐步开始商用,自主产品Amazfit米动健康手环“黄山1号版”从2019年8月5日起开始正式发售。

  黄山1号不仅可在智能手表中作为一款协处理器芯片,配合主处理器工作,也可在智能手环中扮演主处理的角色。

  阿里巴巴创建的平头哥半导体公司是2018年9月由阿里巴巴全资收购的杭州中天微和阿里达摩院合并而成,且由阿里全资控股。主要发力于32位高性能和低功耗嵌入式CPU的IC设计。

  达摩院:阿里巴巴的全球研究院,成立于2017年10月,并便宣布未来三年将投入超过1000亿元用于基础科学和颠覆式技术创新研究。

  中天微:成立于2001年,在合并前就被视为“内地唯一大规模量产的自主嵌入式CPU IP Core”,致力于以芯片架构授权为核心业务的集成电路设计公司。

  2019年7月25日,阿里发布了最新的平头哥芯片——高性能RISC-V架构处理器玄铁910。

  在性能上,玄铁910支持16核,单核性能达到7.1 Coremark/MHz,主频达到2.5GHz,比目前业界主流的RISC-V处理器性能高40%以上。玄铁910芯片适用于用在5G、网络通讯、人工智能、自动将驾驶领域,可嵌入CPU、SOC芯片中。

  阿里还宣布了“普惠芯片”计划。未来平头哥将全面开放玄铁910 IP Core,全球开发者可以免费下载该处理器的FPGA代码,快速开展芯片原型设计和架构创新。

  平头哥还打造了面向领域定制优化的芯片平台(Domain specific SoC),提供包括CPU IP、SoC平台以及算法在内的软硬件资源,面向不同AIoT场景为企业和开发者提供不同层次的芯片服务。在阿里的规划中,玄铁910的高性能IP核将为国内科技企业,大幅度降低进入高性能CPU领域的门槛。

  3月2日,由阿里巴巴平头哥举办的首届玄铁RISC-V生态大会在上海举行。英特尔、谷歌、Canonical、Imagination、海尔、支付宝、网易有道、创维酷开等全球数百家企业及机构代表齐聚一堂,成为中国RISC-V发展史上规模最大的一次会议。经过约5年时间建设,中国RISC-V生态已初具规模。中国工程院院士倪光南在会上表示,今天RISC-V是中国CPU领域最受欢迎的架构,自发布以来,已经有越来越多的国家、企业、高校、科研院所拥抱RISC-V架构,成为推动新一代信息技术发展的新引擎。指令集架构(ISA,Instruction Set Architecture)是在软件和硬件之间的关键技术,是一套标准和规范。当前主流架构是英特尔的X

  是中国CPU领域最受欢迎的架构,不受垄断制约 供应链安全有保障 /

  ChatGPT的火热,持续催生着包括人工智能、大数据等应用的火热。在不断兴起的新应用的背后,需要更复杂的计算方式,而异构计算概念也因此诞生。将不同的计算任务进行分解,利用包括GPU、CPU、NPU等不同的架构及指令集处理不同的计算需求,是实现高效计算的关键所在。“后摩尔时代,当算力和功耗不能再遵循摩尔定律线性变化的时候,异构架构成为芯片计算架构的发展方向。”Imagination中国区总经理刘日前在出席由阿里巴巴平头哥举办的首届玄铁RISC-V生态大会上表示。在刘看来,Imagination可以提供的包括 GPU + CPU + NNA(神经网络加速器)在内的各项产品,十分适合异构计算不同场景的需求。RISC-V的确给Ima

  给异构计算带来新活力 /

  3月2日,由阿里巴巴平头哥举办的首届玄铁RISC-V生态大会在上海举行。大会以“开放、连接”为主题,英特尔、谷歌、Canonical、Imagination、海尔、支付宝、网易有道、创维酷开等全球数百家企业及机构代表齐聚一堂,成为中国RISC-V发展史上规模最大的一次会议。经过约5年时间建设,中国RISC-V生态已初具规模。中国工程院院士倪光南在会上表示,今天RISC-V是中国CPU领域最受欢迎的架构,成为推动新一代信息技术发展的新引擎。(图:玄铁RISC-V生态大会会场,倪光南院士发表演讲) 指令集架构是沟通软件和硬件之间的关键技术。英特尔x86架构和微软Windows操作系统的深度融合开启了PC时代,ARM架构和谷歌安卓的生态繁

  生态已初具规模 /

  根据该领域的一些技术专家的说法,RISC-V 架构看起来将在高性能计算 (HPC) 领域变得更加普遍,甚至可能成为主导架构。与此同时,欧洲高性能计算联合组织(EuroHPC JU)刚刚宣布了一项旨在开发基于 RISC-V 的 HPC 硬件和软件的项目,并计划部署基于该技术的未来百亿亿级和后百亿级超级计算机。RISC-V 作为开源指令集架构 (ISA) 已经存在了至少十年,而 基于改ISA 打造的的实际硅在过去几年已经进入市场。这种方法的吸引力在于该体系结构不仅可以免费使用,而且还可以扩展,这意味着可以将特定于应用程序的功能添加到 RISC-V CPU 设计中,并通过向标准 RISC 添加自定义指令来访问-V 组。戴尔科技公司的杰出工

  晶心的客户可以将其基于 RISC-V 的 SoC 与 QuickLogic 的 eFPGA 技术集成,以获得制造后的灵活性优势。作为 RISC-V International 的创始成员和首要成员,晶心为 SoC 平台开发基于 RISC-V 的高性能低功耗 32 位和 64 位处理器,服务于广泛的嵌入式系统应用。典型应用包括 5G、IoT、可穿戴设备、ADAS、AI、AR/VR、数据中心加速器、高速网络和企业存储。将 QuickLogic 的 eFPGA 技术添加到基于 RISC-V 的 SoC 中,使开发人员能够对其设计进行制造后更改,以增加对新标准的支持、应对新出现的竞争威胁或抓住相邻的市场机会。这种高度的灵活性可以延长 SoC

  XMOS展示了其xcore平台,采用RISC-V兼容架构。 此次合作提供了在软件中定义整个系统的灵活性,使 RISC-V 程序员能够快速实现智能物联网最具差异化和最经济的解决方案。通过过渡到 RISC-V架构,更多嵌入式系统设计人员将能够获得 xcore 平台的技术优势,同时使用他们最习惯的工具和流程。 现有的 xcore 用户还将受益于 RISC-V 及其不断发展的生态系统带来的熟悉度和兼容性。凭借 xcore 的动态灵活性,可在单个设备中提供 AI、I/O、DSP 和标准计算的任意组合,熟悉标准嵌入式编程和 AI 技术的人员可以快速在软件中创建系统,而这在以前需要昂贵且耗时的芯片设计。此举是 XMOS 通过使用一流的开源架

  的MCU软硬件解决方案 target=_blank

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