RISC-V的扩展足迹

Zdenek Prikryl的首席技术官Codasip《半导体工程》(Semiconductor Engineering)专访了RISC-V市场指令集体系结构正在取得进展，使用这项技术最大的挑战是什么。

问:你认为RISC-V的价值在哪里?它是针对现成的处理器还是更定制的组件?

Prikryl几年前，RISC-V主要用于嵌入式应用程序。我们的客户很谨慎，但他们确实意识到RISC-V的价值，因为它是开放的ISA还有定制的自由。大约18个月前，我们开始听到更多关于支持linux的内核的问题，这些问题要复杂得多。我们现在也看到了更多围绕AI核心的活动。如果你看一下欧洲处理器计划，它们被用于协同处理，尤其是矢量处理，而且不会止步于此。我相信你也会看到Android移植到RISC-V，但这需要一些时间。如果你看看RISC-V社区，它是从小型嵌入式内核开始的。它已经升级到支持linux的核心，并且正在转向多处理器系统中用于向量的非常复杂的加速器。它也不会就此停止。无论何时你需要处理器，你都可以使用RISC-V。

SE: AI确实为RISC-V打开了一个全新的世界，对吗?一切都处于不断变化的状态，有很多定制应用程序。

Prikryl:没错，RISC-V ISA被设计成可扩展的。就人工智能而言，这是一个很好的选择。几种不同类型的发动机已经制造出来，将来还会制造出来。

SE:另一个对人工智能开放的市场是中国，因为贸易限制。因此，中国开始发展独立的供应链。这对RISC-V有什么影响?

Prikryl:由于RISC-V的开放ISA和微架构实现不受限制，你可以看到很多中国的初创企业、大公司和开源公司已经设计或正在从头开始设计RISC-V处理器。有了RISC-V，我们在大学里看到了很多吸引力，人工智能也是RISC-V的主要应用领域之一。

SE: RISC-V可能用于芯片。你如何看待事态的发展?

Prikryl:这个概念很好，这是RISC-V的另一个机会。这是相当新的。我们还没有看到那么多相关的活动。这可能会发生，但很难说何时会发生。

SE:你们还在哪里看到了巨大的机会?从市场的角度看，这对你来说是怎样的呢?

Prikryl中国现在真的很活跃。事实上，这是目前最活跃的领域。有了RISC-V，我们看到大学和公司都有很大的吸引力。几乎每家公司都有某种RISC-V战略。他们要么已经采用了RISC-V，要么很快就计划这么做。从地理角度来看，下一个是北美。美国在这方面相当活跃。你可以看到创业公司使用RISC-V人工智能因为你需要某种自定义，而RISC-V在这方面非常适合。欧洲也很强大，尤其是在大学方面。最后但并非最不重要的是，在以色列和日本这样的地方，尽管没有中国或美国那么多。

SE:哪些细分市场正在使用RISC-V?

Prikryl:到目前为止，我们对一些领域非常感兴趣，包括图像传感器、视频处理器、音频处理、AI/ML以及用于调制解调器和无线通信的DSP。这将不仅仅是一个垂直市场。这将是相当广泛的。所以当你需要一些计算能力时，不管是很小的计算能力单片机或者一个大的向量机-你可以使用RISC-V。我们不专注于任何特定的垂直领域，因为我们试图尽可能广泛。感谢我们使用的方法，我们可以做到这一点。我们的处理器不一定绑定到任何特定的领域。

SE:你是否发现人们正在用RISC-V进行测试，然后转向不同的处理器?还是继续使用RISC-V?

Prikryl:我们有一个评估程序，很明显，客户不仅在测试我们的RISC-V，还在测试其他供应商的RISC-V，以及其他处理器架构。在某些情况下，他们意识到其他处理器架构有一些RISC-V还没有的优点。另一方面，相当多的客户也意识到RISC-V的好处。我不认为RISC-V会完全排挤其他架构。其他的架构在未来肯定会出现。但是RISC-V将会占据一部分市场份额。

SE:同时，越来越多的设计变得多样化。所以你可能有一个Arm核心在RISC-V核心旁边，对吧?

Prikryl欧洲处理器计划的设计和你提到的完全一样。他们有一个Arm核心作为主要的应用处理器，然后他们有RISC-V加速器。这是一个异构系统。你只想把RISC-V放在有意义的地方——例如，因为向量扩展。可以有其他处理器更适合某些应用程序，如CEVA用于DSP。我不认为我们最终会只有RISC-V处理器，但我们会在很多地方看到RISC-V。

SE:你是否在5G和一些汽车等新市场发现了机会?他们开始关注RISC-V了吗?

Prikryl字体是的，我们在汽车市场上有好几家领先企业。人们已经开始询问有关RISC-V的问题，但这并不意味着他们现在就会将RISC-V应用于汽车行业。他们正在研究几年后能做些什么。汽车行业采用新技术的速度较慢，我们还需要一段时间才能看到量产设备。但与汽车相关的公司已经开始询问我们能做些什么，以及我们能否在未来几年内合作实现这一目标。

SE:所以让我们深入挖掘一些技术，看看背后的秘密。Codasip如何利用RISC-V进入市场，你们在代码库中添加了什么?

Prikryl: Codasip最初是一个EDA公司为处理器设计工具。使用这些工具，你不仅可以设计RISC-V，还可以设计任何你想要的架构。但在2015年初，当RISC-V开始成为现实时，我们抓住了这个机会，开始致力于RISC-V核心的实现。那一年我们有了第一个版本，从那时起我们创建了一个符合RISC-V的处理器系列，从小型、节能的微控制器开始，现在我们正在开发支持linux的多核处理器。

SE:那是针对物联网设备的，对吗?

Prikryl:是的，那就是我们开始的地方。在此基础上，我们创造了一个处理器，它对高通量、高频率、人工智能/机器学习类型的事情非常有用。在那之后，我们开始看到对Linux的需求，所以我们创建了一个支持Linux的核心，现在我们正在转向多处理器系统和大向量系统。Andes和SiFive等其他供应商也做了类似的事情。他们也正在从小型MCU走向更大的MCU。让我们与众不同的是，如果你需要添加特殊的IP，你可以用我们背后的EDA方法来做。我们拥有的每个IP都是用EDA工具描述或设计的。如果客户需要更改ISA—例如，如果您想要加速某些计算—那么客户可以自己向扩展添加某些指令，因为他们有工具可以这样做。它们可以很容易地添加关键的区别，不仅在ISA级别上，而且在微体系结构级别上。如果您需要添加一些安全功能或一些微架构调整，您也可以这样做。 We are not limiting customization on the ISA. You can do pretty much anything you want with the design. And this is exactly what our customers like. They can take the baseline BK core, for instance, hook it together with some AI engine, and then develop a very good solution for AI. Or they can take the entry-level BK3, limit it to the bare minimum, and add a couple of special instructions to control something in the design. Also they can have really optimal solution from a power or code density point of view. So the combination of a vanilla, off-the-shelf, core plus the option of doing some customization is unique.

SE: EDA是一个有趣的起点，因为它可以让你了解如何构建、验证和测试这些设备。真正为RISC-V定制的工具非常短缺。

Prikryl:是的，测试和验证是非常重要的。我们需要确保交付的是经过充分验证的核心。多亏了EDA技术，我们还能够验证扩展，并确保您不会破坏任何东西。例如，有一个生成器实际生成UVM环境，它可以由用户操作，以检查一切工作正常。您可以进行定制，但您也有一个框架或方法来测试和验证一切正常。

SE:与ARM内核相比，RISC-V内核的验证有什么独特之处?

Prikryl:无论ISA如何，每个处理器设计都需要有一个全面的功能验证计划。每个RISC-V供应商在如何实现ISA方面都有不同的方法，但您需要验证所有内容。例如，取回单元是否工作正常?

SE:如果你使用的是Arm核心，你就很清楚它是可行的。使用RISC-V内核，你可能需要进行大量的定制。所以你需要确保它能正常工作，对吧?

Prikryl:是的。如果你用一个标准的核，基本上是相同类型的验证。但如果您要在其中添加定制，则需要一个框架来帮助您检查一切正常，没有损坏。我们有一个工具集来支持它，我们也在内部使用它。

SE:当你进行这种级别的定制时，从设计到验证流程有什么变化?你已经做出了不同于标准核心的改变。现在，你如何确保它们都工作呢?

Prikryl:首先，它必须兼容RISC-V。它需要通过遵从性测试套件。然后，如果您有自定义扩展，则需要直接测试和/或生成随机序列来验证扩展。

SE:通常情况下，人工智能设计都是动态的。它们随着时间的推移而优化，算法会发生变化，而在RISC-V中，ISA也会更新。这些对设计有什么影响?

Prikryl我们可以很快做出改变。去年，我们与一家美国公司合作，使代码更小、更密集，因为标准的C扩展并没有达到应有的效果。我们研究了ISA并提出了紧凑指令的新选项。我们在两天内完成了第一次设计空间探索，并取得了很好的结果，并在RISC-V峰会上展示了它。设计空间探索在这一点上很重要，特别是对于一切都在移动的AI来说，就像你提到的那样。你需要能够在短时间内进行设计探索。这样我们就能很有效地跟踪移动的目标。

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