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RISC-V 基礎(chǔ)指令集將擴(kuò)展,類似DSP

2021-10-30
來(lái)源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: RISC-V

  RISC-V 看起來(lái)將被擴(kuò)展,旨在為更小的設(shè)備上的應(yīng)用程序帶來(lái)更多的計(jì)算能力。

  這個(gè)被稱為的Zve 軟件指令集目前正在接受公眾審查,為嵌入式設(shè)備和微控制器提供矢量數(shù)學(xué)處理。

  RISC-V 是一種用于 CPU 內(nèi)核的開(kāi)源、免版稅指令集架構(gòu):RISC-V International 制定了規(guī)范,半導(dǎo)體設(shè)計(jì)人員可以在他們認(rèn)為適合其處理器和片上系統(tǒng)的情況下自由實(shí)施它。

  ISA 被構(gòu)造為一組擴(kuò)展,CPU 設(shè)計(jì)人員可以挑選他們希望實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展以適合其組件可能運(yùn)行的軟件。例如,如果你想讓一個(gè)內(nèi)核能夠本地啟動(dòng)一個(gè)可用的 Linux 系統(tǒng),你至少需要實(shí)現(xiàn)基本的整數(shù)指令集加上原子操作(atomic operations )和乘法和除法集,以及其他一些很好的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

  Zve 擴(kuò)展提供適用于中等 CPU 內(nèi)核的 32 位和 64 位整數(shù)、定點(diǎn)、單精度和雙精度浮點(diǎn)向量運(yùn)算。另外,還有一個(gè)成熟的矢量數(shù)學(xué)擴(kuò)展,該擴(kuò)展在上個(gè)月被凍結(jié)以供公眾審查。Zve 是一種更適度的旋轉(zhuǎn),因此它可以在較小的內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)。

  “人工智能、視覺(jué)處理、安全和語(yǔ)音等應(yīng)用都將受益于 Zve 擴(kuò)展,”Microchip Technology 的技術(shù)研究員 Ted Speers 說(shuō),該公司制造具有 RISC-V 兼容內(nèi)核的芯片。

  Speers 說(shuō),Zve 擴(kuò)展解決了對(duì)網(wǎng)絡(luò)邊緣更快計(jì)算的更大需求,其中來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù),特別是在物聯(lián)網(wǎng)和汽車應(yīng)用中,需要以低延遲和低功耗進(jìn)行處理。

  矢量指令廣泛用于處理包括圖形和高性能計(jì)算在內(nèi)的領(lǐng)域中要求苛刻的應(yīng)用程序。

  “他們的目的是通過(guò)僅支持向量擴(kuò)展的一個(gè)子集,將 RISC-V 向量擴(kuò)展的強(qiáng)大功能帶到小型設(shè)備上,”Speers 說(shuō)。

  Speers 表示,Zve 擴(kuò)展將導(dǎo)致定制新型芯片以滿足嚴(yán)格的成本和功率需求并提高性能,并補(bǔ)充說(shuō)它將推動(dòng)“一個(gè)新的工具和庫(kù)生態(tài)系統(tǒng),因?yàn)橐粋€(gè) RISC-V 矢量架構(gòu)可以應(yīng)用于所有領(lǐng)域--包括高端和低端。”

  Zve 擴(kuò)展目前正在公開(kāi)審查中,將于 11 月 4 日結(jié)束。

  RISC-V 的模塊化方法可幫助工程師減少 CPU 內(nèi)核的尺寸、復(fù)雜性和成本。

  為客戶生產(chǎn) RISC-V 芯片的 SiFive 產(chǎn)品營(yíng)銷和傳播高級(jí)總監(jiān) James Prior 說(shuō):“在構(gòu)建硬件之前,你會(huì)選擇一個(gè)知道工作負(fù)載的固定功能。這就是公司和合作伙伴構(gòu)建 RISC-V 的方式。” .

  Prior 說(shuō),Zve 擴(kuò)展可用于音頻、語(yǔ)音或圖像處理等應(yīng)用,類似于智能手機(jī)中的數(shù)字信號(hào)處理器處理的應(yīng)用。例如,Zve 擴(kuò)展可用于制造智能揚(yáng)聲器芯片。可以說(shuō),競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的架構(gòu),例如 Arm,也為大小 CPU 內(nèi)核提供向量指令。

  SiFive 已經(jīng)提供支持上述更大RVV矢量擴(kuò)展的產(chǎn)品。

  在在線 SiFive設(shè)計(jì)工具中,客戶可以根據(jù)自己的需求定制 RISC-V CPU 內(nèi)核,并請(qǐng)求相應(yīng)的 RTL 數(shù)據(jù)在 FPGA 中對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。SiFive 有可能從這個(gè)工具中為定制的嵌入式主力提供 Zve 擴(kuò)展;目前無(wú)法評(píng)論 SiFive 是否或何時(shí)向客戶提供該選項(xiàng)。

  與 full-bore SIMD(單指令多數(shù)據(jù))相比,Zve 方法更優(yōu)雅、更高效,您可能會(huì)在 x86 處理器中看到這種方法可以提高性能,Prior 說(shuō)。他將 RISC-V 的矢量運(yùn)算方法比作 1970 年代的 Cray 超級(jí)計(jì)算機(jī),這是我們之前聽(tīng)過(guò)的論點(diǎn)。

  Microchip 的 Speers 表示,RISC-V 為高端設(shè)備創(chuàng)建矢量化編譯器和庫(kù)的努力也可以應(yīng)用于 Zve,這使得編寫(xiě)滿足全方位計(jì)算性能需求的軟件變得容易。

  Speers 表示,Microchip 尚未披露在其產(chǎn)品中使用 Zve 擴(kuò)展的計(jì)劃。




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