Andes RISC-V架构蓝图深度剖析

上周，嵌入式CPU核心IP供应商晶心科技（Andes）在北京举办了“Andes RISC-V CON”，邀请到了RISC-V基金会、中国RISC-V产业联盟，以及多家芯片设计公司的重要嘉宾，共同探讨了对RISC-V处理器架构及其发展前景的看法，并分享了各自取得的成果和进展。晶心科技于2005年在中国台湾新竹创立，目前是亚洲地区唯一一家上市的CPU IP供应商，2015年，该公司被台积电评选为最佳的新IP合作伙伴。

据晶心科技总经理林志明介绍，该公司目前在全球有140多个客户，内含晶心科技IP核的产品出货量已经超过30亿个。

以智能手机为例，林志明表示，全球每出货5部手机，其中就有一部嵌入了该公司的IP，可以服务于包括蓝牙、WIFI、GPS等在内的无线通信，还有存储控制器、NFC控制器，以及传感器hub等。除了手机，该公司的IP产品还可应用于汽车、雷达、无人机，以及虚拟货币矿机等。

2015年，晶心科技开始与RISC-V基金会合作，2016年成为了该基金会的Foundation founding member，并于2017年开始推出RISC-V产品。此外，晶心科技还是中国RISC-V产业联盟的副理事长单位。

晶心科技以往的产品线包括：N7、E8、N8、S8、N9、D10，以及D15、N15等，这些产品大都应用于嵌入式产品，也有客户将其应用于通用处理器，还有应用于Linux。林志明表示，从以往的经验来看，晶心科技产品的PPA（性能、功耗、尺寸）性能很强，得到了客户的普遍认可，另外，开发环境、工具链，以及对客户的技术支持和服务方面，也积累了很多成功的经验。

启动RISC-V研究以后，晶心科技逐步在原有的核心基础上，导入了RISC-V架构。以该公司的 AndesCore V3架构为例，与RISC-V以及其它指令集架构相比，无论是指令宽度、GPR数量，还有Delayed branch的数量等多项指标，从下图可以看出，AndesCore V3与RISC-V指标非常相似，可以实现平滑地转移。

对此，林志明表示：“基于晶心13年的技术积累，以及AndesCore V3与RISC-V的高相似度，我们可以在现有RISC-V指令集的基础上，做一个Kernel，再结合AndesCore V3成熟的功能强项，整合打包在一起，就形成了新一代的AndeStar V5架构，这样，RISC-V作为一个子集融入到V5架构当中，就可以将RISC-V的模块化、可扩展的优势带给AndeStar V5。”

AndeStar V5包括32位和64位两种架构，近期，该公司也推出了基于该架构的最新产品：AndesCore A25/AX25，适合以Linux为基础的应用；AndesCore N25F/NX25F，适合浮点密集型的多元应用。A25及N25F为32位，而AX25和NX25F则为64位。

晶心科技CTO苏泓萌博士表示：“晶心采用RISC-V作为第五代架构AndeStar V5的子集，并贡献至RISC-V社群。A25/AX25及N25F/NX25F为5级管线并兼容RISC-V ISA (RV-IMAC[FD])的多功能处理器。所有25系列的处理器都包含具向量中断dispatch和依优先序抢占模式(preemption)的晶心扩充 Platform-Level Interrupt Controller (PLIC)，能有效适用于不同类型的系统事件，并预先整合至64位AXI或64/32位的AHB总线平台。”

据悉，晶心同时和第三方合作伙伴共同推出了更多开发工具、IP和执行平台，包括快速系统仿真器、安全性子系统、SoC分析工具、追踪器和除错器，以及软件堆栈等。

晶心为RISC-V做出的贡献

据林志明介绍，在RISC-V全球社群当中，晶心扮演了很多角色。该公司不仅是RISC-V基金会的Founding member，同时在很多方面也是相关资源的主要贡献者，如在软件方面，GCC、binutils、newlib，以及最近的LLVM、LLD方面，都有相应的贡献。除此之外，晶心对于RISC-V架构的扩充也扮演着重要角色，其同时担任ISA P-extension (Packed DSP) Task Group的主席以及Fast Interrupt Task Group的共同主席。晶心也参与RISC-V基金会在全球的各种活动，以推动产业联盟的不断壮大，力求将RISC-V发展成为继X86和Arm之后的新一代主流处理器指令集架构。

由于RISC-V具有很强的可扩展性，这是基于其定义的RoCC接口，林志明表示，除了RoCC之外，晶心还做了更多事情，具体来讲，如果你不是专门做CPU的厂商，只是一家普通的IC设计公司，当看到需要在CPU之外，植入加速器（协处理器）时，这时麻烦随之产生，就算是有原生的RoCC接口，通常还是需要自己动手实施很多指令设计，具体如下图所示，这么多的软硬件设计，都由客户自己去做的话，相当耗费资源和时间，是一件很让人头痛的事情。

针对以上情况，林志明表示，晶心可提供EDA等级的工具，并将相关的开发经验凝结在里面，在设计RISC-V时，可自动完成上述的繁琐工作，

谈到晶心科技在发展RISC-V方面的定位和决心时，林志明表示，晶心要做完整的RISC-V产品线，包括低端、中端和高端的，都有相应的产品发展蓝图。同时，晶心的定位很明确，即要做专业的IP供应商，不会把资源放在IC设计当中去。因此，晶心将会专心为客户提供不断优化的RISC-V核心IP和解决方案，并不断提升该公司在RISC-V方面的实力和影响力。

降低芯片设计门槛

当客户在设计基于RISC-V处理器核心的SoC时，晶心会通过多种技术资源协助客户做好功耗管理，还有DSP SIMD，并提供完整的开发环境，以及PowerBrake、QuickNap和WFI (Wait for Interrupt)功能的结合，能依应用需求提供不同的电源模式；StackSafe可防止软件堆栈溢位；另外，晶心的CoDense专利技术能进一步增强RISC-V C-extensions的程序代码密度。

PowerBrake和QuickNap在功率管理方面的功效和性能如下图所示。

另外，由于很多新创的IC设计公司没有COT的设计能力，或不能独自完成Layout和tape out工作，对此，晶心与IC设计服务公司合作，推出了EasyStart Program，共同为客户提供服务工作。林志明表示，晶心科技与全球多家IC设计服务公司进行了商谈，为他们提供RISC-V处理器核，以及周边的IP，协助他们做SoC的设计与整合。相关的合作伙伴已经遍及欧洲、韩国、美国、中国大陆和台湾地区，目前已经与10家完成签约，在此基础上，伙伴数量还会继续增加。通过这些措施，可以帮助客户降低芯片设计门槛。

共话RISC-V产业蓝图

“Andes RISC-V CON”会议期间，RISC-V基金会执行总监Rick O’Connor分享了该基金会对于RISC-V的布局；中国RISC-V产业联盟秘书长滕岭分享了联盟共同发展RISC-V产业的战略与构想。此外，Inside Secure大中华区总经理官恒治从安全切入，做了题为“Security Solutions of RISC-V”的演讲，京微齐力CEO王海力博士主讲了“新型异构可编程计算芯片技术展望”，RT-Thread CEO熊谱翔则从物联网的角度分析了RT-Thread是如何助力RISC-V IoT发展的。

另外，北京清华大学教授、深鉴科技联合创始人汪玉博士，与晶心科技CTO苏泓萌、Inside Secure大中华区总经理官恒治、京微齐力王海力博士，以及中国科学院信息工程研究所研究员兼CNRV双周简报主笔宋威等专家，共同探讨了RISC-V在各自领域的发展状况及前景。

免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删