RISC-V未來(lái)前景光明

何小莊

2019年2月，筆者參觀了德國(guó)紐倫堡嵌入式世界展。西部數(shù)據(jù)公司在展會(huì)上介紹了其產(chǎn)品已經(jīng)使用了RISC-v架構(gòu)處理器，每年出貨超過(guò)10億顆RISC-v芯片，未來(lái)還將翻倍。RISC-v基金會(huì)被邀請(qǐng)?jiān)诩~倫堡大會(huì)上舉辦一個(gè)全天的課程和RISC-v專區(qū)展示，包括Andes Tethnology、CIOHdBEAR、GreenWaves Technologies、Imperas Software、Sifive、Synlacore和UltraSoC等成員公司和大學(xué)的演講。展覽期間筆者看到許多著名的嵌入式軟件和工具公司，都開(kāi)始支持RISC-v。比如，德國(guó)SEGGER、勞特巴赫、瑞典lAR、Amazon FreeRTOS、嵌入式芯片公司NxP和Microehip，都展示出他們的RISC-v MCu產(chǎn)品。

RISC-V是開(kāi)源指令集架構(gòu)

RISC-V是開(kāi)源的指令集架構(gòu)，它不是一款CPU產(chǎn)品.是一個(gè)CPU支持的指令和指令的字節(jié)級(jí)編碼。

RISC-V是一種開(kāi)源的指令集架構(gòu)，它不是一款CPU產(chǎn)品。一個(gè)CPU支持的指令和指令的字節(jié)級(jí)編碼，就是CPU的指令集（ISA）。ISA在CPU軟件和CPU硬件設(shè)計(jì)者之間，提供了一個(gè)抽象層（接口）。

不同的CPU家族，例如Intel X86、IBM/Freescale PowerPC和ARM，都有不同的ISA。RdSC-V是其中唯一的開(kāi)源ISA，它起源于加州伯克利大學(xué)，采用開(kāi)源BSDlicense，任何企業(yè)、大學(xué)和個(gè)人都可以遵循RISC-V架構(gòu)設(shè)計(jì)CPU，現(xiàn)在全球已有幾十個(gè)開(kāi)源版本RISC-V CPU核。

商業(yè)公司定制適合自己使用的RISC-V內(nèi)核，比如西部數(shù)據(jù)的SweRV（RdSCV32IMC Core），還有一些商業(yè)IP公司開(kāi)發(fā)RISC-V CPU IP，比如名氣最多的SiFive已經(jīng)有E和s核2、3、5、7四大系列，覆蓋32位-64位嵌人式和高端應(yīng)用處理器領(lǐng)域。

如何管理RISC-V開(kāi)源項(xiàng)目？RISC-V基金會(huì)成立于2015年，由超過(guò)235名成員組成，其中有20家中國(guó)機(jī)構(gòu)。它是開(kāi)放、協(xié)作的軟件和硬件創(chuàng)新者社區(qū)，基金會(huì)指導(dǎo)未來(lái)發(fā)展并推動(dòng)RISC-VISA廣泛應(yīng)用。

中國(guó)有RISC-V產(chǎn)業(yè)和中國(guó)開(kāi)放指令生態(tài)（RISC-V）兩個(gè)聯(lián)盟，推動(dòng)ILISC-V在中國(guó)的發(fā)展。

RISC-V具有三大優(yōu)勢(shì)

免費(fèi)意味著RISC-V可以幫助開(kāi)發(fā)者低成本完成CPU設(shè)計(jì)，如果最終量產(chǎn)，還沒(méi)有版稅糾紛。

PISC-V最大的優(yōu)勢(shì)就是開(kāi)源和免費(fèi)。免費(fèi)意味著RISC-V可以幫助開(kāi)發(fā)者低成本完成CPU設(shè)計(jì)，如果最終量產(chǎn)，那么就免去面對(duì)版稅糾紛。ISA開(kāi)源意味著開(kāi)發(fā)者可以針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)景，比如近期火熱的，AIoT市場(chǎng)，創(chuàng)造自己的AIoT芯片架構(gòu)。當(dāng)然，基金會(huì)鼓勵(lì)使用RISC-V指令集標(biāo)準(zhǔn)模塊或者組合。比如，蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)（ETH Zm-ich）開(kāi)源的Zero-riscy內(nèi)核，采用是RV32IMC，PV32I指令加上M擴(kuò)展和c擴(kuò)展，M指的整數(shù)乘法和除法，c指的是壓縮。NXP織女星開(kāi)發(fā)板（vGEA）MCU采用的就是Zero-fiscy開(kāi)源內(nèi)核。

RISC-V第二個(gè)優(yōu)勢(shì)就是簡(jiǎn)單?；A(chǔ)指令集只有40多條，短小精悍的架構(gòu)和模塊化指令集讓使用KISC-V技術(shù)的芯片設(shè)計(jì)者，可以開(kāi)發(fā)出很簡(jiǎn)單的RISC-VCPU。該CPU功耗可以很小，代碼密度也比較低。為了滿足嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)對(duì)代碼體積的高要求，RISC-V定義了一種可選的壓縮（compressed）指令子集，由字母c表示，也可以由RVC表示。測(cè)試表明，KV32C的代碼體積相比RV32的代碼體積減少了40%，與ARM、MIPS和x86等架構(gòu)相比，都有不錯(cuò)的表現(xiàn)，甚至與ARM Thumb-2基本一樣。

RISC-V第三個(gè)優(yōu)勢(shì)是靈活性。RISC-V架構(gòu)通過(guò)預(yù)留大量的編碼空間和4條用戶指令，可以幫助用戶擴(kuò)展指令集。這個(gè)特性在現(xiàn)在的AIoT和信息安全市場(chǎng)，獲得了特別的關(guān)注。RdSC-V商業(yè)IP公司，比如，Andes（晶心科技），還提供了定制化指令工具Andes Custom Extenfion，讓用戶在做應(yīng)用加速的時(shí)候，可以達(dá)到更快、更有效率的方式。

多核異構(gòu)是PISC-V架構(gòu)芯片設(shè)計(jì)的一個(gè)特點(diǎn)，比如，法國(guó)GreenWave開(kāi)發(fā)的Gap8 CPU，內(nèi)置8個(gè)RISC-V內(nèi)核和AI加速器，功耗優(yōu)化的很低，面向AI邊緣技術(shù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備。

生態(tài)建設(shè)是關(guān)鍵

決定一款CPU是否能夠廣泛普及的因素中，架構(gòu)和指令集并不是最重要的事情。

決定一款CPU是否能夠廣泛普及的因素中，架構(gòu)和指令集并不是最重要的事情。歷史上X86橫掃桌面電腦、POWERPC獨(dú)占通訊設(shè)備、ARM稱雄移動(dòng)終端，以及8051/PIC/MSP430/ATMEL百花齊放單片機(jī)世界，重要的是CPU所擁有的生態(tài)環(huán)境。比如，一款通用的嵌入式CPU，需要讓開(kāi)發(fā)者很方便地接觸到中文資料文檔、簡(jiǎn)單易用的開(kāi)源商業(yè)開(kāi)發(fā)工具、固件庫(kù)、軟件庫(kù)、嵌入式OS和Linmc以及豐富設(shè)計(jì)方案。

生態(tài)建設(shè)最漫長(zhǎng)的環(huán)節(jié)是大學(xué)計(jì)劃。大學(xué)計(jì)劃做的好，學(xué)生從畢業(yè)開(kāi)始，就已經(jīng)掌握CPU的架構(gòu)和使用方法。比如，高校的微機(jī)原理課程長(zhǎng)期以X86和ARM為基礎(chǔ)，嵌入式課程多是AKM架構(gòu)，單片機(jī)課程除了ARM還有一些8051。

今天開(kāi)源的RISC-V架構(gòu)在高校很受歡迎。在嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會(huì)組織的“RISC-V架構(gòu)嵌入式開(kāi)發(fā)研究與實(shí)踐技術(shù)沙龍”上，清華大學(xué)陳渝副教授指出，RISC-V來(lái)源于學(xué)校，已經(jīng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期探索。而且，它是開(kāi)源的，學(xué)生可以接觸到關(guān)于它的所有信息，不像x86和Arm，很難深入了解更多細(xì)節(jié)。所以，RISC-V更容易開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)。很多教師選擇RUST語(yǔ)言指導(dǎo)學(xué)生在RISC-V架構(gòu)上寫(xiě)一個(gè)小操作系統(tǒng)，高校關(guān)注RISC-V的老師們?cè)蕉啵蛘唛_(kāi)設(shè)的基于RISC-V課越多，將來(lái)畢業(yè)學(xué)生上手就越快。RISC-V中文圖書(shū)并不多，芯來(lái)科技創(chuàng)始人胡振波的兩本書(shū)是學(xué)習(xí)RISC-V的寶典。最近開(kāi)始的由NXP發(fā)起的Open-ISA開(kāi)源社區(qū)tklSC-V MCU創(chuàng)新大賽也是RISC-V生態(tài)建設(shè)的很好的嘗試，希望能在更多的電子、嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)大賽中看到RISC-V芯片的身影。

標(biāo)準(zhǔn)化還是多樣化？

期待未來(lái)RISC-V與Linux基金會(huì)的合作，帶來(lái)RISC-V軟件的突破。

現(xiàn)有的CPU架構(gòu)多是通用性的。在IoT場(chǎng)景中，許多智能分析工作正在向邊緣轉(zhuǎn)移。根據(jù)特定的需求，使用RISC-V架構(gòu)定制化IoT芯片更靈活，而且有針對(duì)性?，F(xiàn)在RISC-V架構(gòu)的設(shè)計(jì)，除了基礎(chǔ)的指令集保證系統(tǒng)軟件、開(kāi)發(fā)環(huán)境的兼容性之外，它本身允許按照新的不同開(kāi)發(fā)應(yīng)用進(jìn)行擴(kuò)展，這樣可以保證IoT應(yīng)用中的專用性需求。

NXP中國(guó)MCU高級(jí)經(jīng)理粱平最近撰文指出：“對(duì)于這種非標(biāo)準(zhǔn)的部分，將較難受益于豐富的生態(tài)機(jī)制，其生產(chǎn)廠家自行提供相應(yīng)的支持和配套的解決方案，例如需要修改編譯器以支持新的指令、需要增改配置調(diào)試工具以適應(yīng)新的總線或存儲(chǔ)接口等?！?/p>

筆者觀察到，著名的嵌入式編譯器公司最近發(fā)布的IAR Embedded Workbenchfor RISC-V也只能支持RV32IM/IMC/IMF/IMFC/IMFD/IMFDC基礎(chǔ)指令和標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展指令集。各種定制化的芯片只能支持該芯片企業(yè)自己維護(hù)的工具鏈，每家芯片公司維護(hù)自身RISC-V架構(gòu)的編譯器、SDK、工具鏈，基于GCC、LLVM等實(shí)現(xiàn)開(kāi)源化，是一個(gè)耗時(shí)耗力巨大的工程。期待未來(lái)RISC-V與Linux基金會(huì)的合作，帶來(lái)RISC-V軟件的突破。然而，要使RISC-V真正在商業(yè)基礎(chǔ)上起飛，還需要商業(yè)級(jí)工具和軟件。

物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式將是RISC-V最先落地和最大的應(yīng)用市場(chǎng)。因?yàn)樯鷳B(tài)的關(guān)系，相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，PISC-V將與ARM同行發(fā)展，即一個(gè)設(shè)計(jì)中，既能使用ARM也能使用RISC-V，或者同一顆芯片里，可以同時(shí)有兩種內(nèi)核。RISC-V發(fā)展中要防范碎片化，聯(lián)盟應(yīng)加強(qiáng)引導(dǎo)，先是做標(biāo)準(zhǔn)化，共同做大RISC-V蛋糕，然后才是差異化。未來(lái)RISC-V生態(tài)環(huán)境要從圍繞芯片設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)者教育和實(shí)踐階段。據(jù)悉今年夏末，國(guó)內(nèi)某著名MCU企業(yè)將推出RdSC-V通用MCU，屆時(shí)RISC-V“談芯”將轉(zhuǎn)向“用芯”，智聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的嵌入式開(kāi)發(fā)者將更方便的評(píng)估和使用RISC-V這一新技術(shù)。

Arm旗艦IP解決方案提升人工智能體驗(yàn)

本報(bào)訊日前，Arm宣布推出旗艦IP解決方案，包含Arm Cortex-A77、Mali-G77與Arm ML處理器，定義2020年高端智能手機(jī)性能，提供新一代的人工智能體驗(yàn)。

過(guò)去12個(gè)多月中，Arm推出了數(shù)個(gè)從網(wǎng)絡(luò)終端到云端的全新解決方案，包括Arm Project Trillium、Arm Neoverse、兩個(gè)具有安全功能的全新AutomotiveEnhanced汽車強(qiáng)化處理器，以及專為安全管理物聯(lián)網(wǎng)裝置的Pelion物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

上述所有的全新解決方案，都凸顯出Arm在5G融合、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能（AI）與自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的投入。Arm每年也持續(xù)增強(qiáng)對(duì)移動(dòng)創(chuàng)新的承諾，無(wú)論是為全時(shí)開(kāi)機(jī)（always-on）/全時(shí)聯(lián)網(wǎng)（always-con-netted）的筆記本電腦帶來(lái)新的性能水準(zhǔn)，或是為最可信任、最安全的運(yùn)算伙伴——智能手機(jī)帶來(lái)更多的機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）性能，全新推出的整套移動(dòng)IP都是為了滿足以上、乃至更多的需求而設(shè)計(jì)。

智能手機(jī)新體驗(yàn)，都始于更高的硬件性能和更多的功能，它賦予了開(kāi)發(fā)人員進(jìn)一步釋放軟件創(chuàng)新的能力。對(duì)于開(kāi)發(fā)人員而言，CPU比起以往更為重要，它不僅處理一般運(yùn)算任務(wù)，更包含設(shè)備上許多的機(jī)器學(xué)習(xí)運(yùn)算，而此類運(yùn)算規(guī)模勢(shì)必超出現(xiàn)今的限制。

對(duì)于更為沉浸、無(wú)線的AR/VK應(yīng)用，以及在行進(jìn)間玩的kID游戲，也是一樣。壘新Arm Codex-A77 CPU，擁有比Cortex-A76設(shè)備高出20%的IPC性能提升，可帶來(lái)先進(jìn)的ML與AR/VIL體驗(yàn)。

OmniVision RGB-IR圖像傳感器可用于配備面部識(shí)別功能筆記本電腦

本報(bào)訊5月29日，行業(yè)領(lǐng)先的數(shù)字圖像解決方案開(kāi)發(fā)商豪威科技公司（Om-inVition Technologies）宣布推出業(yè)界首款用于二合一筆記本電腦的500萬(wàn)像素ILGB-Ir圖像傳感器OV5678。該傳感器使用單個(gè)攝像頭，具有更高的面部識(shí)別認(rèn)證準(zhǔn)確度，可用于紅外（IR）WindowsHero以及自拍和視頻會(huì)議的高質(zhì)量彩色（ILGB）圖像。結(jié)臺(tái)紅外和彩色成像，設(shè)計(jì)人員可以制造更薄，功能更完善的二合一筆記本電腦。

“在此之前，Windows Hello面部識(shí)別認(rèn)證在二合一筆記本電腦中并不常見(jiàn)，主要因?yàn)樗ǔＰ枰诙€(gè)用于近紅外成像的攝像頭?！監(jiān)nudVition的產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理Jason Chiang說(shuō)：“OV5678通過(guò)在單個(gè)500萬(wàn)像素傳感器中結(jié)合RGB和IR功能，無(wú)需第二個(gè)攝像頭，節(jié)省空間的同時(shí)增加了產(chǎn)品的價(jià)值?！?/p>

為確保高質(zhì)量的彩色圖像，OV5678采用OmnlVlsion的1.12微米PureCelplus像素架掏，具有深溝槽隔離，可大大降低色彩串?dāng)_。此外，其埋入式濾色器陣列（BCFA）具有很高的容差，可以收集各種角度入射的光。

pureCal Plus架構(gòu)還利用較厚的硅在可見(jiàn)光譜外的近紅外光捕獲圖像，從而提高近紅外成像的量子效率——整個(gè)過(guò)程僅需130萬(wàn)像素，只占OV5678傳感器全分辨率的四分之一。

意法半導(dǎo)體加入全球車聯(lián)聯(lián)盟

本報(bào)訊5月30日，意法半導(dǎo)體宣布加入全球車聯(lián)聯(lián)盟（CCC）。全球車聯(lián)聯(lián)盟是一個(gè)跨產(chǎn)業(yè)組織，致力于推動(dòng)適用于智能手機(jī)對(duì)汽車連接解決方案的全球技術(shù)的發(fā)展。

“智能手機(jī)為忙碌的職場(chǎng)人士和消費(fèi)者提高了效率，并帶來(lái)了便利。不管是作為聲控個(gè)人助理、個(gè)人錢包、還是導(dǎo)航器，智能手機(jī)都是又安全又自然便利的基于身份驗(yàn)證的設(shè)備，可以為車主打開(kāi)車門、調(diào)整座位、為收音機(jī)調(diào)臺(tái)、并對(duì)車輛進(jìn)行個(gè)性化的設(shè)置，以增加舒適感，并適應(yīng)個(gè)人偏好”意法半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)化微控制器和數(shù)字集成電路產(chǎn)品部總監(jiān)Joel Huloux說(shuō)道：“作為得到智能手機(jī)和汽車行業(yè)頂尖企業(yè)長(zhǎng)期信賴的領(lǐng)先供應(yīng)商，意法半導(dǎo)體認(rèn)同車聯(lián)聯(lián)盟致力于讓連接和駕駛變得可能并且便捷的使命，并加入了這個(gè)聯(lián)盟，以共享我們以及從其他企業(yè)獲取的專業(yè)技能?！?/p>

意法半導(dǎo)體提供各種適用于汽車連接，并有助于實(shí)現(xiàn)車聯(lián)聯(lián)盟使命的技術(shù)，包括ST25 NFC讀卡器、8T33安全元件、STA12 Accordo信息娛樂(lè)處理器、STAl3 Telemaco汽車處理器、以及Stel-lar車輛網(wǎng)關(guān)/域微控制器

慧榮科技推出首款單芯片可攜式SSD主控芯片解決方案

本報(bào)訊近日，全球NAND閃存主控芯片設(shè)計(jì)與營(yíng)銷領(lǐng)導(dǎo)品牌慧榮科技SificonMoron Technology Corporation（SiliconModon）于臺(tái)北國(guó)際電腦展發(fā)表其最新款USB外接式固態(tài)硬盤(pán)（sSD）主控芯片解決方案8M3282。

該方案采用單芯片USB3 2 Genl界面，可為新一代可攜式SSD硬盤(pán)提供高性能和低功耗的高性價(jià)比需求。

目前市場(chǎng)上可攜式SSD均采用橋接芯片設(shè)計(jì)，將原SATA或PCfo接口轉(zhuǎn)接為USB接口。SM3282為單芯片USB3 2Genl接口設(shè)計(jì)，提供完整的單芯片硬件及軟件解決方案，并支持UASP協(xié)議。此外，SM3282采用雙通道設(shè)計(jì)，支持最新一代96層QLC NAND，其容量最高可達(dá)2TB;同時(shí)，由于采用低功耗設(shè)計(jì)，毋須外部電源Ic即可自行運(yùn)作，降低物料（BOM）成本。

慧榮科技總經(jīng)理茍嘉章表示：“與可攜式HDD硬盤(pán)相比，可攜式ssD硬盤(pán)受到高單價(jià)和低容量的限制。我們新型sM3282主控芯片解決方案則采用uSB3.2 Genl接口，是一款高性價(jià)比可攜式ssD硬盤(pán)主控芯片，其高效能表現(xiàn)將取代可攜式HDD硬盤(pán)。”

東芝低功耗有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器IC采用兼容引腳分配HSOP8封裝

本報(bào)訊5月30日，東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社（“東芝”）宣布，推出其有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器Ic系列產(chǎn)品的最新成員“TB67H450FNG”。新產(chǎn)品最大額定值為50v/3.5A，能以寬泛的工作電壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)。此外，該產(chǎn)品采用兼容引腳分配的小型HSOP8表面貼裝進(jìn)行封裝，適用性更強(qiáng)。

新Ic能在4.5v至44v的供電電壓下驅(qū)動(dòng)有刷電機(jī)。它支持多種類型的應(yīng)用，包括usB供電、電池供電和工業(yè)12v至36v供電設(shè)備。此外，TB67H450FNG還具備3.5A電流驅(qū)動(dòng)能力，可用于真空掃地機(jī)器人、冰箱和其他家電的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以及辦公設(shè)備、ATM機(jī)等多種應(yīng)用。

為了滿足低功耗的需求，東芝還通過(guò)新開(kāi)發(fā)的電源電路優(yōu)化了TB67H450FNG的待機(jī)電流消耗，當(dāng)電機(jī)在停止運(yùn)行時(shí)自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)模式，并關(guān)閉vcc穩(wěn)壓器以進(jìn)行內(nèi)部電路操作。這有助于幫助OA設(shè)備和家用電器降低能耗，以及延長(zhǎng)電池供電設(shè)備的電池使用壽命。