ЯдраRISC-VначинаютпоявлятьсявразнородныхSoCипакетах,переходяотодноразовыхавтономныхконструкцийкосновнымприложениям,гдеонииспользуютсядлявсего,отпедалейгазаидополнительныхядеробработкидобезопасныхприложений.

Этиизменениянезначительны,нозначительны.Ониуказываютнарастущеепризнаниетого,чточипыилинебольшиечипы,основанныенаархитектуренабораинструкцийсоткрытымисходнымкодом,могутбытьобъединеныспровереннымикремниевымиядрамиоттакихпроизводителей,какArm,Synopsys(ARC)иCadence(Tensilica Xtensa),длясозданияотносительнонедорогойигибкойнастройки.параметры.ХотяRISC-Vещепредстоитпроникнутьвавтономныеприложения,такиекомпании,какVentana Micro Systems,тестируютвозможностивысокопроизводительныхвычислительныхчиповнаосновеRISC-Vдляцентровобработкиданных.

RISC-Vврядлизаменитсуществующиеархитектурымикросхемвближайшеевремя,нооннавернякапривлечетзначительноевниманиесообществаразработчиковаппаратногообеспечения,посколькуонпереходитотмонолитныхSoCодногопоставщикакгетерогенныммногочиповымусовершенствованнымкорпусам.СогласнонедавнемуотчетуSemico Research,ожидается,чтосовокупныйгодовойтемпростаRISC-V IPсоставит34,9%до2027годапосравнениюс9%дляполупроводниковыхIP.

ПоданнымRISC-V International,вRISC-Vтакжевходятболее3180членовRISC-Vв70странах,втомчисле94компаниипопроизводствумикросхемичетыресистемныекомпании.Учитываярастущеедавлениесостороныгосударственныхоргановсцельюсократитьзатратыивремянаразработку,этотрынокявнозаслуживаетвнимания.

«ЭтосноваоченьпохоженамодельASIC»,—сказалСайлешЧиттипедди,исполнительныйвице-президентRenesas Electronics.«Норечьбольшенеидетотом,чтобыЦПвыполнялфункцииX,YиZдлякаждойрабочейнагрузкибезсвязанныхсэтимнакладныхрасходов.Вместоэтоговсеэтикомпаниистановятсявсеболеевертикализованнымидляреализациинеобходимыхимрешений,будьтоискусственныйинтеллектиличто-тоещевсистемногоуровня.Вотпочемумывидим,чтовсебольшеибольшекомпаний,занимающихсяСАПР,всебольшеибольшезанимаютсяподдержкойсистемногоуровняипроектированиемсистемногоуровня.Теперьвыможетеуглубитьсявкаждуюизэтихобластей.Вболееширокомсмыслемынаблюдаемсистемныйсдвигвотраслиипереходкпредоставлениюрешений».

RISC-Vстановитсянеотъемлемойчастьюэтихразнородныхрешенийипривлекаетксебевниманиеподвумосновнымпричинам.Во-первых,ISAсоткрытымисходнымкодомпозволяетотносительнопростонастраиватьего,хотядлякритическиважныхприложенийпо-прежнемутребуетсяпроверкаитестированиесиспользованиемкоммерческихинструментовEDA.Во-вторых,послезавершенияпроектированиялицензионныеплатежиневыплачиваются,поэтомупроектныегруппысопытнымиинженерамипопроцессораммогутиспользоватьядраRISC-Vдлясозданияклиентскихилиспециализированныхпроектовбезвыплатылицензионныхотчислений.

Корочеговоря,покасуществуеттолькоодинстандартISA,существуетмножествовозможныхреализаций.«ЭтопохоженаEthernet»,—говоритКалистаРедмонд,генеральныйдиректорRISC-V Foundation.«Существуетодинстандарт,нонеодинпоставщик.Разницавтом,чтоRISC-Vиспользуетмодульныйподход.Существуетбазовыйнабориз47инструкций,ивыможетедобавлятьлюбыерасширения,необходимыедляразличныхрабочихнагрузок.сразличнымичастямиот81различныхрабочихгрупп,которыебудутутвержденыипроверенынасоответствиестандартамбезопасностиибезопасности.

Однакоосновноевниманиеуделяетсяопытныминженернымнавыкам.Например,вотличиеотядраArm,интеграцияRISC-Vнеявляетсяпростойзадачей.ЛюбаяреализацияRISC-Vдолжнабытьполностьюохарактеризованавконтекстевариантаиспользования,конечногоприложения,другихкомпонентоввпределахфизическойблизостиитого,какэтикомпонентывлияютнадругиекомпоненты.Возможностьподключенияипотенциальноевлияниеэтогоподключениянадругиекомпонентыдолжныбытьполностьюпонятыиполностьюохарактеризованывовсехизвестныхилиожидаемыхусловиях.

«Влюбоймоментвыможетерешитьэтупроблемукакможнолучшедлячипа,которыйвыразрабатываетепрямосейчас»,—сказалисследовательSynopsysРобЭйткен.«ВследующийразувасбудетновыйЦПиболееноваяпропускнаяспособностьвовнешнеммире,и,вероятно,вситуации,когдавсеначинаютвнедрятьUCIe.Новамвсеравнопридетсявернутьсякобщейархитектуречипаилисистемыиопределить,чтоэтото,чтовыхотитевыполнить.Увасестькакая-товычислительнаясистема,где-тоспамятью,иразныетипыграфическихпроцессоровилипедалигаза.Тогдавозникаетвопрос,какзаставитьвсеэтицветныеквадратикивPowerPointобщатьсядругсдругом,потомучтоввкакой-томомент,когдавынасамомделесоединитеихвместе,выможетеобнаружитьэтоогромноеузкоеместо,котороевамнужновыяснить,какрешить».

Кнеоднородности

Этопроблемагетерогенногодизайна,потомучтоневсемодуливSoCилимикросхемы/маленькиемикросхемыврасширенномкорпусеразрабатываютсяоднойитойжекомандойинженеров.Вомногихслучаяхонидаженеразрабатываютсяводнойстране.Сточкизренияинтеграции,чембольшекомпонентов,темсложнеевсеэтостановится.

«Однаизвещей,котораяудивилалюдейприпереходенаRISC-V,—этосвободадляинноваций»,—говоритСаймонДэвидманн,президентиглавныйисполнительныйдиректорImperas Software.«Унасестьклиенты,которыепроводятмноговременивсети,чтобысэкономитьчипы.Этополностьюсвязаностем,какчипывзаимодействуютдругсдругом,каквыглядитсеть,каквыглядитсвязь.Онидолжныпроверятьиподтверждатьвсеэто,нетолькосфункциональнойточкизрения,ноисточкизренияпроизводительности.Мывсенаодномядре,норазницазаключаетсявмежсоединениииспособахвзаимодействия.risc-Vпозволяетвамкупитьядро,настроитьего,сброситьтысячуилистоядер,добавьтевекторныйдвижок,азатемвыделитесьсвоейсетьюипрограммнымобеспечением».

Другиесогласны.«Вобластимикроконтроллероввсеэтикомпаниипроводилисобственныекурсы,гдеувасбылоаппаратноеипрограммноеобеспечение,котороевымоглипредоставитьсвоимклиентам—полныерешения»,—говоритЧиттипеддиизRenesas.«ЗатемпоявилсяArm,которыйсоздалсреду,вкоторойунасбылигибкиепрограммныепакетыиядраArm.ТеперьестьRISC-V.Мыпоймаливолнунемногораньшедругих,поэтому,покалюдиделалитестовыечипы,мывыпустилипродукты,оптимизированныедляприложенийуправлениядвигателем.ВэтомгодумыоптимизировалиRISC-Vдляголосовыхприложений.Мыможемрасширитьэтуконцепциюинадругиеобласти.Сдвиг,которыйпроисходитнасторонеMCUиMPU,значителен,иRISC-Vпомогаетнашемуавтомобильномубизнесубыстропоследоватьихпримеру».

НохотяпреимуществаRISC-Vстановятсявсеболееочевидными,становятсяочевиднымиипотенциальныепроблемы.Дэвидманнговорит,чтокачествоипроверкаявляютсяогромнымипроблемамидлясообществаRISC-V,котороечастонеможетпозволитьсебетакоежеколичествоцикловпроверки,какнекоторыекрупныепроцессорныекомпании.Онсказал:«Мыдолжныработатьвместеисотрудничать,чтобыпостроитьэкосистемуприложений,потомучтокачествоядербудетбольшойпроблемойвбудущем».

Безопасность

Безопасность—одноизнаправленийроставэкосистеме,какдлясредствразработкиикриптографическихядер,такидлябезопасностисамихчипов.

ПословамРупертаБейнса,директорапомаркетингуCodasip,чипы,включающиеRISC-V,имеютявноепреимуществосточкизрениябезопасности,отчастипотому,чтоониоснованынаоткрытомисходномкоде.«Большевниманияуделяетсятому,что«солнечныйсвет—лучшеедезинфицирующеесредство»,поэтомубольшевниманияуделяетсянаблюдению,изучениюинаблюдениюзавещами»,—сказалон.Вконечномсчете,безопасностьзависитоттого,какреализованаархитектура.«Некоторыесистемыбудуточеньплохими,анекоторые—очень,оченьхорошими».

CodasipнедавноприобрелаCerberus Security Labs,иБейнссказал,чтоCodasipинтегрируетIP CerberusвпродуктыCodasip,чтобыклиентымоглибыстросоздаватьзащищенныеконструкциипроцессоровRISC-V.

RISC-Vтакжеможноиспользоватьвкачественастраиваемогоядрадлярешенийбезопасности.Например,Rambusнескольколетназадразработалпрограммируемоезащищенноеотнесанкционированногодоступаядроскорнемдовериядляправительственныхивоенныхприложений,котороевключаетвсебяядраAES,RSAиECCсшифрованиемпедалигаза,атакженастоящийгенераторслучайныхчисел.

RiscureтакжеразработалспециализированныесимуляторыдляимитациисвойствбезопасностиприиспользованииRISC-V.

МаартенБрон,управляющийдиректорRiscure,сказал:«Этодемонстрируетэффективностьаппаратныхипрограммныхмерпротиводействиявчипеито,какаппаратныемерыпротиводействиямогутфактическиповыситьэффективностьпрограммныхмерпротиводействияв10раз».

Следующиешаги

ЧтоясновотношенииRISC-V,такэтото,чтовсяэкосистемабыстроразвивается,ипоставщикиEDAконкурируютзато,чтобыпозиционироватьсвоиинструментывокругRISC-V.

Показательныйпример:Siemens EDAпредставилинструментыотладкинаосновестандартарабочейгруппыRISC-V,которыйвнастоящеевремянаходитсявовторойредакции.«Многиеразработки—этобольше,чемпростоRISC-V,—говоритПитерШилдс,менеджерпопродукцииTessentвSiemens EDA.«Пониманиеповеденияпрограммвсложныхсистемахявляетсяогромнойпроблемой.Частооченьнепрактичноостанавливатьядродляотладкипрограммногообеспечения.Этоособенноверновконтекстесистемреальноговремени,гдеприродасистемынеждет.когдаядроостановлено.Поэтомунеобходимнеинвазивныйспособнаблюдениязаповедениемпрограммынаполнойскорости.Этопозволитвамточноувидеть,какпрограммноеобеспечениевыполняетсявсистемеикаконореагируетнасобытиявреальномвремени.Трассировкапроцессорадаетвамвозможностьполностьюфиксироватьпоследовательностивыполняемыхинструкцийбезостановкиядра».

ДругиепроблемысвязанынестолькосRISC-V,сколькосреальностьюиспользованияменьшихузлов.«Всеэтипроблемымасштабированиявозникают,когдамыпереходимнаболеемелкиеузлы,—говоритДэвидман.«Этофизическиймеханизмсозданияэтихвещейиразмещенияихнаустройстве.МытольконачинаемработатьснекоторымидругимикомпанияминауровнеSoC,иеслимыдоберемсядосистемногоуровня,этобудетдолгийимедленныйпроцесс.."

ПереходкцентрамобработкиданныхиавтомобильнымприложениямпотребуетповышениянадежностиконструкцийRISC-V.ИсследователиизуниверситетовБолоньииМоденывИталиииETH ZurichразработалиSoCсоткрытымисходнымкодомнаосновеRISC-V,способнуюработатьподуправлениемLinuxсосверхнизкимэнергопотреблением,аисследователиизБарселонскогосуперкомпьютерногоцентравИспаниинедавнопредставиливектормеханизмускоренияобработкисовстроеннымивекторнымирасширениямиRISC-V.

Какэтипроектыбудутработатьпосравнениюссуществующимипроцессорами,ещенеизвестно,ноэтотшагиллюстрируетростиамбицииэкосистемыRISC-V.

Заключение

ХотяRISC-Vврядлизаменитсуществующиеархитектурымикросхемвближайшеевремя,ростколичестваядерRISC-VвразнородныхSoCипакетахуказываетнато,чтоэтаархитектуранабораинструкцийсоткрытымисходнымкодомстановитсявсеболеепопулярной.преимуществаRISC-Vвключаютвозможностьнастройкииповторнойнастройки,атакжетотфакт,чтопослезавершенияпроектированияневыплачиваютсягонорары.Крометого,онможетобеспечитьпреимуществабезопасностиблагодарябольшомуколичествукомпанийиинженеров,работающихнадоткрытымисходнымкодом.

ВтожевремяинтеграцияRISC-Vнеявляетсяпростойзадачейитребуетдополнительныхприложенийдляуправлениякачествомипроверкойядра.Померевзросленияэтойбыстроразвивающейсяэкосистемыонаобязательнопокажетновыепреимуществаивызовы.