全部 行业新闻 技术前沿 新品发布

RISC-V的驱动力解析-控制器/处理器-与非网

tikitaka
发表于 2020-10-23 13:18:47

      这是一场关于 RISC-V 的圆桌会议,讨论了现今 RISC-V 发展状况以及为什么发展得很好的问题。参与讨论的有:

      Codasip 半导体工程首席技术官 Zdenek Prikryl;

      Rambus 安全技术研究员 Helena Handschuh ;

      Aldec 市场营销总监 Louie De Luna ;

      Valtrix Systems 首席执行官 Shubhodeep Roy Choudhury ;

      SmartDV 北美应用工程总监 Bipul Talukdar。

       

      SE:您认为 RISC-V 在哪里越来越受欢迎,并且在过去一年中有所改变吗?

      Handschuh:我们可以从今年加入 RISC-V 基金会和 RISC-V International 的所有不同公司中看到,大多数拥有嵌入式系统并正在设计和制造芯片的公司都在尝试使用 RISC-V 来设计他们的程序,他们试图找出将 RISC-V 迁移到其所有产品中的方法。英伟达、恩智浦、Rambus 和高通都在研究这一方面,中国阿里巴巴和华为等公司也是如此。每个公司都在尝试使用它,而我们的开发者也可能会期望使用这些设计。

       

      Talukdar:是的,我认为 RISC-V 吸引眼球的地方是目前尚未开发的适合大型应用方面,这些需要专用加速器或类似加速功能的地方。RISC-V 平台为我们提供了一种标准开放源代码的平台,然后用户可以构建自己专门的应用程序,甚至扩展 ISA(开源指令集架构)。有了扩展 ISA,开发者能够开发出适合 RISC-V 体系结构,在该体系结构中,芯片通用计算将在其标准的开源 RISC-V 内核上进行,而加速器将为其自定义应用程序完成工作。随着我们的 RISC-V 的发展,这种开发方式将会增加许多。也有一些公司正在构建可满足数据中心和服务器业务需求的 RISC-V 应用程序,但这还不是主要趋势的一部分。

       

      De Luna:我们还看到 RISC-V 可能进入关键任务系统的可能性,因为它是完全开放的,并且它们具有可用于检查和测试的 RTL 源代码。这样一来,就可以更加透明地进行设计和修改了,并增强可控性。目前,集成开发商依赖非开源的管理工具,使开发成本增加,若他们使用开源和完整的 RTL 源代码,他们不再需要较多的成本。

       

      Roy Choudhury:东南亚和中国等地区肯定会因为多种原因而采用 RISC-V。厂商们希望掌握设计流程并自己做自己的内核。当从其他公司获取 IP 时,总是存在后门风险。RISC-V 给您很多自由和独立性。但是设计时与其他非开源公司一样,必须遵守协议,不得进行任何更改。使用 RISC-V,已经可以使用非常好的基础参考设计,因此可以自由地进行一些更改并将其发布为自己设计的自定义扩展。这使我们可以灵活地添加添加新功能,这是当前其他 ISA 体系结构无法实现的。所以可以肯定,有了 RSIC-V 这是一波新的开发浪潮,不仅仅是中国使用。全球范围内也在渐采用 RISC-V 。

       

      Prikryl:中国现在使用 RISC-V 真的很活跃。实际上,这是目前最活跃的领土。借助 RISC-V,我们在大学和公司中看到了他带来了很多吸引力。几乎每个公司都有布置 RISC-V 开发战略。他们要么已经采用 RISC-V,要么计划很快采用。从地理角度来看,大规模使用 RSIC-V 的是北美。可以看到初创公司在 AI 域中使用 RISC-V,因为 AI 需要进行某种自定义。RISC-V 的定位非常好。欧洲开发能力也很强大,尤其是在大学中。比较历害的一点是,RSIC-V 在以色列和日本等地发展活动也非常多,尽管不如在中国或美国那样活跃。

       

      SE:由于强调单独的供应链以及降低设计成本的潜力,中国为 RISC-V 开辟了一些有趣的选择。这如何影响市场?

       

      De Luna:中美贸易战的升级无疑引发了人们对 RISC-V 在中国的更多兴趣。一年前,华为在 COVID-19 爆发之前宣布,他们正在考虑将 RISC-V 作为备用设备,以防 Arm 的内核无法使用。华为已经是 RISC-V 的高级会员,因此 RSIC-V 在中国区确实有很大的吸引力。去年,阿里巴巴发布了 RISC-V 内核,他们声称它是目前市场上最快的一个 RSIC-V 处理器。它是 12nm 工艺的 64 位,2.5GHz。在中国已经有几个开发 RISC-V 大型小组。

       

      Handschuh:有了 RSIC-V 被封锁在特定区域上的硬件感觉更少。无需向上级市场征求任何想要做的变体许可。RSIC-V 实际上并不需要大型架构许可。因此,如果这对世界特定市场有用,则可以为企业提供更多的操作性和发明自己的扩展程序自由。从成本角度来看,这很有趣,人们不用改变太多的内容,就可以将程序迁移到 RSIC-V。开以者首先想看看它是否对产品有用,到目前为止,我们已经看到了一些有趣的结果。许多公司都有许多好的转换计划。

       

      Roy Choudhury:为了使 RISC-V 更具竞争力,我们需要更多的人来进行工作并将想法付诸实践。如果有很多人做出贡献,它将有良好的发展势头,并且能够很好地扩展使用范围。因此,我认为这是积极的。当然,只要我们的员工做出贡献,他们也会为开源社区做出一些贡献。从长远来看,这将使 RISC-V 受益。

       

      Prikryl:由于 RISC-V 的开放式 ISA 和不受限制的微体系结构实现,会看到许多在中国从头开始设计或正在设计 RISC-V 处理器的初创企业,大公司和开源公司。他们也为开源社区做出了贡献。蜂鸟项目是一个流行的开源项目的很好的例子。RISC-V 提供了开发新处理器的机会,并且表明了中国对处理器设计的总体兴趣与日俱增。

       

      Prikryl:我参加了在中国举行的一些交流会议,他们对 RISC-V 的热情以及对能够在自己的设施中自行建造事物的热情充满了希望。中国公司现在已经擅长于硬件制造方面的工作,但是拥有自己 IP 并能够自行设计,这才是真正的发展驱动器。在政治方面,来自高层的压力,他们正在向新技术投资,以便他们可以拥有更多这种 IP。RISC-V 为他们提供了巨大的优势,因为有了可扩展的 ISA,可以构建专用的处理器和 SoC 应用程序。在他们的帮助下,他们可以从开源社区以及正在围绕开源进行开发并在其之上提供设计服务的公司获得支持,这对中国公司的吸引力很大。

       

      SE:RSIC-V 另一个巨大的市场是涉及 AI 和边缘计算技术,这两个都是新兴市场,并且仍在不断发展。RISC-V 是否可以也在这些技术上发挥作用?主要在哪些地方?

       

      Prikryl:RSIC-V 确实可以帮助 AI 和边缘计算技术,不仅仅针对初创企业。像阿里巴巴和西部数据这样的大公司,他们会有一个专门的发展策略,应用程序开发领域中,支持 RSIC-V 的应用非常广泛。RISC-V ISA 可以用于从小型微控制器到运行 Linux 的数据中心处理器的所有领域。虽然它现在还没有完全使用它,未来几年中在我们的开发程序中,我们看到了 AI 的普及,因为 AI 是一个不断发展的目标,我们可以很快就能够使用它。

       

      De Luna:在 AI 和边缘计算技术之间的交汇方面,RISC-V 有很多发展的希望。在物联网每个节点上,可用内存和功率非常有限。即使是最简单的 AI 算法也需要内存和消耗能量。我们平常使用的一种解决方案是近似计算,并且在数据路径中使用了一些专门的近似算术块来减少功耗和等待时间。该模块使用 RISC-V 自定义指令(例如近似加,减和乘)来计算代码的特定部分,完成特定功能。

       

      Roy Choudhury:关于 RISC-V,我们已经在 AI 领域看到了很多吸引力的例子,但这不仅限于 AI。在其他领域 RSIC-V 也有很好的应用,例如微控制器领域。与其他客户一起交流时,我们也看到了许多其他用例,当有更多 RSIC-V 技术可用的体系结构功能时,人们也会开始看到由此开发的通用计算机了。

       

      Handschuh:这里的 RISC-V 与其它的没什么不同。使用 RSIC-V 可以让您针对任何类型的处理器执行任何的功能。这是因为可以扩展 ISA,因此使用 RSIC-V 可以匹配您的需求。可以在 RISC-V 上制作值得您信任的产品,并在边缘计算设备上使用它来保护设备,并帮助您保护数据进行安全传输等。这给用户带来了更多的自由度,使其可以在新需求不断出现的领域中开展新业务,我们可以轻松地围绕产品来进行创新。

       

      Talukdar:不仅是中国和人工智能。在印度,印度技术学院正在进行一个本地处理器开发项目。印度一直在推动在本地企业进行此类工作,但实际上并没有大规模进行。RISC-V 开启了印度处理器发展新机遇。在未来我们看到印度推出基于 RISC-V 全新从零开始的自产 SoC 不会奇怪。

       

      SE:RISC-V 的主要竞争对手是谁?是 Arm 还是 ARC 或 MIPS,还是其他 RISC-V 供应商?

       

      Roy Choudhury:Arm 绝对是竞争对手之一。RISC-V 已经在微控制器领域引起了广泛的关注,甚至 Arm 也在努力让其他公司热衷于采用自己设计的标准产品。尤其是在 IoT 嵌入式领域,Arm 和 ARC 无疑是它的竞争对手。

       

      De Luna:我们是验证工具供应商,对我我们来说要竞争是人人都在使用的验证工具。目前,我们要竞争的是使用 RISC-V 的开源验证工具。开源验证工具现在可以做一般实验使用,因为与商用工具相比,这些工具还有很长的路要走,要大量时间去验证他的可用性。

       

      Prikryl:我们在 RISC-V 的架构圈内进行多方合作,以与其他架构(例如 Arm,ARC 和其他架构)竞争。在研讨会或其他与 RISC-V 相关的活动中讨论 RISC-V 规范。规范出来后会进一步推动 RISC-V 架构发展。我们尝试创建从小型 MCU 到 HPC 和数据中心的最佳扩展性最佳架构,因此,如果您出于任何目的需要 CPU,RISC-V 是您最正确的选择。我们正在努力使事情变得更好。但是,在客户方面,我们肯定会相互竞争以赢得交易。因此,您可以将其它架构视为竞争例子。

       

      Talukdar:现在谈论竞争还为时过早。它是关于规范的解释,因为它是新发展的,并且根据您要达到的目的来解释设计意图。一旦对这些事情有了很好的规范,那么每个人都会去开发自己的版本。那就是竞争的开始。我们今天的主要问题是要告诉客户“这个产品是使用了经过验证的验证 IP”。

       

      SE:RISC-V 是否正在进入汽车和军用 / 航空等市场?会有安全之类的问题吗?

       

      Prikryl:我们在汽车市场上有多家客户,我们正在与客户一起致力于符合汽车安全标准(ISO 26262)的 RISC-V 解决方案。这些应用的设计周期非常长,但我们肯定会在未来的汽车和军事 / 航空航天市场中看到 RISC-V 解决方案。

       

      De Luna:我在航空电子学中看到了一些很棒的示例。例如,如果要遵守 DO-254,则需要完整的 RTL 源代码。但是,对于 RISC-V 而言,完全符合 DO-254 规范还很遥远。现在,开源内核中缺少的一件事是功能需求规范。开源社区非常擅长开发代码,但是他们通常会在之后开发需求文档。这是一种需要改变的心态。因此,从需求文档开始并定义所有功能,而不必太担心实现问题,设计人员可以创建实现和源代码,而验证工程师可以创建测试用例和测试代码。

       

      Handchuh:基础定义了指令集的体系结构。从安全的角度来看,最重要的层实际上是微体系结构和实现中的一两个层次。这才是真正问题的源头。因此,在 ISO 级别,必须确保这是所有公开定义和讨论的第一步,并且我们可以为新的安全功能添加链接,等等。但是,这并不会完全消除对建立安全的实现以及由独立组织进行认证和验证的需求,其中一部分是确保以某种形式维护供应链的安全性,但这些问题并没有完全消除,因为它们比 RISC-V International 和 RISC-V Foundation 建立的实际规范低了几级。

       

      Talukdar:RISC-V 肯定会进入汽车世界,这部分与 AI 应用有关。RISC-V 最重要的一件事是它的适应性非常强。您可以使用任何算法并加以改进,使其成为非常定制的解决方案。

       

      SE:使用 RISC-V 时遇到什么问题?

       

      Roy Choudhury:我们看到的最大问题是这是一个新的体系结构,有一些难题需要解决。我们从验证的角度来看它,因为有太多的设计方案,人们还不能说他们像完全合规那样设计。不仅仅是 ISA 的合规性,同时它的设计正确运行也要进行验证,每个设计都有不同的微体系结构实现,因此我们确实需要围绕 RISC-V 建立一个非常好的验证生态系统,以确保客户可以采用或设计,并且质量和可靠性至关重要。因此,我们需要确保使用了 RSIC-V 的产品进行更多的验证。

       

      Prikryl:几年前,我们被问到 RISC-V 的成熟度,社区的规模以及类似的话题。目前,RISC-V 的整个生态系统已经建立,我们不再遇到这些问题。但我们由于缺少某些 ISA 扩展而遇到了问题,例如,DSP 处理指令或规范缺失部分。但是,由于我们使用了自动化设计流程工具 Codasip Studio 的仿真验证,对我们而言这些缺失部分并不是重大问题,添加缺失的指令或微体系结构功能可以在 Codasip Studio 中轻松完成。其他类型的问题是 RISC-V 规范有时不够精确,为解释功能而留下了太多的自由度,这可能会导致非常多的碎片化的代码,这是一件坏事。我们必须对此小心。

       

      Talukdar:从我们的角度来看,RISC-V 有一个 ISA,可以从中制作自己的衍生品,这给验证带来了挑战。开发者可以设计指令集的特定部分,这是构建硬件的方式。这对指令集的要求是其必须可伸缩,以便开发人员可以在更高的抽象级别上进行编写。同时这也是开发硬件和生成衍生产品所必需的。那种方法使用不同的语言,并且使用这些语言的专家可以产生不同的设计。但是,您如何验证它们?您需要不同的验证组件来验证设计,但是有很多不同的 ISA。验证时您需要指令集模拟器,如果您有自定义 ISA,则需要自定义模拟器。如果没有标准化,这可能是一个大问题。开源验证技术的捐赠很少。在使用这些核心代码并将这些核心代码引入开发流程之前,您需要所有这些组件来验证所构建的内容。在构建那些验证组件时必须有人进行开头验证,使得开发验证变得繁多。

       

      De Luna:沿着开源硬件思路,我们看到了在厂商业务方面的大问题。开源业务模型使公司很难进行投资。我们看到开源正成为一个巨大的流行性运动,并且我们已经看到了在软件领域发生的改变。但是对于 EDA,尤其是硬件验证工具,我们仍在评估我们将如何处理它。您需要确保无论您进行任何投资,都将产生应有的投资回报。

       

      Handchuh:从安全角度来看,安全性始终是系统最关注的问题。您必须考虑您的设备或芯片的方式,甚至降低 IP 是否适合系统的其余部分。在使用前必须问自己更多的问题,在尝试进入的新领域最大威胁是什么?要回答这个问题,我们会将重新改变很多事情。但是幸运的是,可以拥有一些基本的构建基础,它们在解决安全方面总是相同的。那些可以使用相同类型的架构来构建,这是性能和吞吐量的问题,但是这是否行得通呢?虽然基本原理始终是相同的,使用过程中需要一些密码,您需要加密算法实现输入,如果硬件性能或带宽成为问题,则需要加速,若需要具有“可信执行”环境要求,在使用中要等待安全启动系统,然后确保您的应用程序在安全的环境中运行。那么,如何构建这些东西?成为我们要解决的问题。 

      SE:设计流程中仍然缺少什么?所有工具都可以与 RISC-V 一起使用吗?

       

      De Luna:设计流程中主要是缺少 UVM 支持。UVM 已成为被广泛采用的 SoC 验证方法,但是开源工具不提供任何 UVM 支持。UVM 只提供受限的随机验证,例如产品功能覆盖范围和可重复使用性方面。我们得到的支持取决于开源社区人员专业知识。我认为没有任何 EDA 供应商会为此提供大量技术,因为这不容易做到。

       

      Prikryl:让我们从不同的角度来看这个问题。作为一名程序员,我拥有设计中所需的一切。我可以使用开源 SDK,例如 GCC(GNU 编译器集合)或 LLVM,模拟器和调试器也可用,整个 IDE 也是如此。来自多个供应商的商业软件工具也在这里面,从硬件实现和验证的角度来看,我通常需要使用商业 EDA 工具,因为还没有开源工具(例如用于综合和验证的工具)。

       

      Roy Choudhury:设计流程我没有发现任何重大不足。调试和软件生态系统需要做一些工作,但是目前发展很快,我们不是很担心。

       

      Talukdar:我们认为需要对 RISC-V 设计进行更多的集成测试和仿真。由于成本原因,有许多公司将使用 RISC-V,并且大多数公司负担不起商用仿真器。因此,他们的目标是在 FPGA 中工作,但是就 RISC-V 设计的 FPGA 验证而言,我们有多少支持?

       

      Handschuh:RSIC-V 基金会正在制定更广泛的合规计划。但目前还没有完成,还有很多工作要做,人们正在着手于进行这方面工作。希望在未来,我们可以达到合规的工具状态,并且有人可以承担起这样的任务:“好的,让我们将所有这些内容传递给这个测试套件,并确保它确实符合规范,甚至以某种行之有效的方式也符合规范。” 这将有助于推动整个生态系统的发展,因为那时我们都知道所有的开发是合规的,可互操作的,并且使用的接口正确。

       

      SE:是否有其他开源 ISA 的空间?

       

      De Luna:不会,实际上,目前发展趋势是在任何给定的 SoC 中实现单个 ISA,而不是多个 ISA。现在的硬件上平均每个给定 SoC 中有五个 ISA。业界希望每个 SoC 上 ISA 仅仅是一种,因为它简化了硬件 - 软件接口以及硬件和软件组之间的业务。单个 ISA 可以简化不同团队之间的许多问题。多个 ISA 也意味着会有多个 IC 组,现在 RISC-V 基金会在管理和推广 RISC-V 方面做得很好。他们的目标很明确。

       

      Prikryl:我认为不需要其他开源 ISA。RISC-V 不是首次尝试使用开放式 ISA,但实际上是首次成功。原因之一是背后有庞大的社区。这不仅与学术界或业余爱好者有关。商业公司也在推动它,这确实很重要。过去从未发生过。因此,现在引入更多的 ISA 是不明智的。与其启动一个新的 ISA,不如考虑如何进一步改进当前的 ISA,如何添加新的扩展等等,以使其在所有细分市场中都具有竞争力。

       

      Roy Choudhury:在大型芯片公司内部,已经有不同的 ISA,但是它们正在迅速转向 RISC-V。它已经很饱和了,因此,如果有人要添加新的 ISA,最好加入 RISC-V,重新布署下。

       

      Talukdar:不会有多个 ISA 的原因之一是解释规范的挑战。说明白点就是 ISA 的设计意图,有多个 ISA 那么生产最终目标是什么?这与标准的 ISA 流程不同,一旦人们对这些事情有了充分的了解,每个人都可以自行开发。您需要告诉客户这是经过验证的 IP,并且需要提供有关基准信息并证明它已在许多产品中使用。

       

       

      Prikryl:通常,拥有开源工具是一件好事。它允许任何人(例如,大学或业余爱好者)开始进行设计。但是拥有开源工具并不意味着公司通常不会使用商业工具。拥有开源工具是一件很棒的事情,并且有很多使用它们的机会。但这并不意味着它们会推出商业工具。在芯片设计中,需要高可靠性,有快速的支持,能错误修复等。这些通常需要带有商业许可工具。社区需要做一些关于综合的开源工具的功课以便商业使用。

       

      Roy Choudhury:开源工具肯定有很多空间。但是人们确实需要很多三方支持,而今天的开源并不具备这种三方支持。您需要人们在商业上提供支持。我们已经拥有许多 RISC-V 公司正在使用的开源工具。但是,要使它们变得更加普及,就需要得到很好的支持。

       

      Handchuh:RISC-V 试图做的是建立一个框架,并让人们第一步参与其中并建立生态系统。但是,每个人都有足够的开发空间。供应商有足够的空间提出人们用于验证的定制版本的工具。并不是突然之间一切都变成了开源,一切都变得免费了,全世界都在免费参与其中。作为一家公司,您必须要赚钱,而且供应商有足够的空间参与并提出新的解决方案,以解决更多可定制的体系结构。从我们的角度来看,我们很早就选择了 RISC-V 来实现我们的“信任”产品,RSIC –V 几乎是完美的。我们只需要多一些说明,便对其进行了添加,以使其适应于我们所拥有的特定安全用例。

       

      De Luna:现在行业专注于开放源 IP,这实际上是从 RSIC-V 开始的。至于验证工具,我们必须得验证一段时间后会发生什么才能确定。我们真正的重点是开放源 IP。

       

      Talukdar:Bluespec 有些公司选择了开放源代码的内核,并为客户生产了这些内核产品,并且他们已经成功地做到了。为此有一个使用路线图,但是直到试图通过开源市场货币化的公司也遵循该路线图,目前尚不清楚它是否会成功。但是肯定是有机会,Red Hat 在 Linux 领域证明了这一机会。

       

      SE:您如何看待与现在相比,五年内这个市场的前景?

       

      Prikryl:长话短说,我们将在越来越多的设计和产品中看到 RISC-V。换句话说,RISC-V 的使用将继续增长。现在,我们开始在新的领域中看到 RISC-V,例如 HPC,服务器甚至汽车,这意味着 RSIC-V 有更先进,更强大的设计能力。它不再只是嵌入式领域,而且在距离我们并不遥远的一天,我们将看到第一款基于 RISC-V 的手机。我并不是说其他处理器架构会消失,但是 RISC-V 肯定会从它们那里夺取重要的市场份额。

       

      Handschuh:从现在开始的几年后,我们将看到更多的 RSIC-V 发 展结果,即着眼于不同的类型市场。如果 RSIC-V 针对特定区域进行优化意味着什么?我们将有更多适合这些特定市场的规范,并且将有更多规范计划,因此,如果我们把它作为一个整体去思考,我们将能够对其进行完整认证。但是对于想要涉足某些领域的特定供应商来说,将会有更多的稳定性和更合适的解决方案要求。

       

      Roy Choudhury:将会有更多的公司使用相同的流程,而且我敢肯定,我们还将看到功能非常强大的,具有 Linux 功能的 RISC-V CPU,我对此非常肯定。即使我们不了解厂商上正在进行的所有工作,但我们预计在未来的几个月和几年中还会有更多的 RISC-V 产品被设计和发布出来。

       

      De Luna:在 RISC-V 从 Arm 和 x86 手中夺取市场份额之前,我们仍然需要达到许多里程碑。但是将来,在达到其中的一些里程碑之后,我们将为 SoC 提供一个 ISA,并且希望它将基于 RISC-V。当然,它将简化 SoC 开发的许多流程。

       

      Talukdar:RSIC-V 将定义工具集要求。在这方面有很多工作和研究正在进行。COVID-19 稍微放慢了速度,但是势头仍然很大。因此,在五年内,RISC-V 在工具集,与 FPGA 和仿真器的硬件兼容性方面,将可能等同于 Arm 基础架构。我们今天看到的所有这些问题都将得到解决,并且就 ARM 围绕核心的 SoC 开发而言,这些问题将等同于当今的 Arm。一旦发生这种情况,没有人会回头。

       

      作者:ED Sperling 

      编译:与非网  

116 0

你的回应

关注我们

微信扫码登录 点击刷新二维码