芯東西（公眾號：aichip001）
作者 | ?ZeR0
編輯 | ?漠影
芯(xin)東西4月8日報道，今日，知名(ming)半導體(ti)IP企業Imagination Technologies推出全新RISC-V應用處理器——Imagination APXM-6200 CPU。
APXM-6200 CPU是(shi)一款64位按序應用處理器，其(qi)雙發(fa)11級指(zhi)令流(liu)水線可(ke)為消費和工(gong)業工(gong)作負載提供同(tong)類產(chan)品(pin)中最佳的性能密度。
客(ke)戶(hu)可根(gen)據性(xing)能(neng)需(xu)求選(xuan)擇單核、雙(shuang)核和四(si)核配置，并通(tong)過每(mei)核功(gong)(gong)率控制實(shi)現(xian)最(zui)高(gao)系統效(xiao)率和緩存連貫性(xing)。由于(yu)支持RISC-V矢量(liang)擴展并具有(you)專門針(zhen)對AI加速器的(de)快速數據耦(ou)合，這款處理器能(neng)夠為AI功(gong)(gong)能(neng)提供(gong)助(zhu)力(li)。
這是Catapult CPU IP系(xi)列的(de)最(zui)新產品，具(ju)有極高的(de)性能(neng)密度、無縫安(an)全性和(he)人工智能(neng)（AI）功能(neng)，能(neng)夠運行Linux和(he)Android等操(cao)作系(xi)統，適(shi)用(yong)于智能(neng)、消(xiao)費和(he)工業應用(yong)。
圍(wei)繞APXM-6200 CPU的(de)技術細節與商用計劃等問題，Imagination Technologies計算部副總裁Shreyas Derashri近日(ri)與芯(xin)東(dong)西等媒體進行深(shen)入(ru)交(jiao)流。
Shreyas Derashri強調道，APXM-6200 CPU不僅是CPU IP，它匯(hui)集了(le)硬件(jian)、軟件(jian)、系統(tong)、工(gong)具、安全以及(ji)整個生態(tai)系統(tong)軟件(jian)支(zhi)持，在(zai)性能和信任度方面(mian)都(dou)能滿足客(ke)戶(hu)的期望。
在他看來，APXM-6200此時推出是最合適、最成熟(shu)的。對比同(tong)類產品，APXM-6200包含的集成器更(geng)多，同(tong)時高度遵守RISC-V相關標準，也(ye)有更(geng)多授權的延(yan)展(zhan)指令。
他告(gao)訴芯東西(xi)，RISC-V要想在市場上取代(dai)Arm，需在編譯器方面展開全方位工作，并(bing)加強對不同架構(gou)和操作系統(tong)的(de)支持(chi)。Android作為(wei)基礎操作系統(tong)，其(qi)上運行(xing)著眾多應用程(cheng)序，因(yin)此，RISC-V行(xing)業的(de)下一(yi)個重要步驟就(jiu)是優化這些應用程(cheng)序，讓其(qi)以更(geng)優的(de)形式表現(xian)出來(lai)。
一、應對消費和工業市場三大挑戰，性能密度超過Arm?Cortex-A53
據Imagination Technologies計算副總裁(cai)Shreyas Derashri分享，消費和工業市場存在三大挑戰(zhan)：
1、對成本非常敏感，要求芯片(pian)在盡可能小的面(mian)積內(nei)實現最高性能。而新(xin)發(fa)布(bu)的CPU，特別是Arm CPU，性能不斷提高，但代(dai)價(jia)是需(xu)要更大的面(mian)積，性能密度和效率都有所下降。
2、由于系統未集(ji)成，內存和帶寬利用(yong)率(lv)未達(da)到(dao)最(zui)佳狀態(tai)。此外RISC-V還面(mian)臨客戶的信心(xin)問(wen)題(ti)，再加(jia)上開發RISC-V的公司正在將大(da)量創新融入其中，使(shi)得(de)芯片制(zhi)造商(shang)從Arm轉向(xiang)RISC-V 變(bian)得(de)更加(jia)復雜(za)，因為需(xu)要(yao)同(tong)時改(gai)變(bian)硬(ying)件(jian)和軟(ruan)件(jian)。
3、創企開(kai)發新型(xing)RISC-V CPU的質量一直是業界關注問(wen)題(ti)，這些CPU通常(chang)沒有很好(hao)的性能、測(ce)試或文檔記錄，在支(zhi)持方(fang)面(mian)存在挑戰。
Shreyas Derashri說，今(jin)日推出(chu)的(de)(de)APXM-6200 CPU旨(zhi)在應(ying)對這些挑戰，它具有四(si)大(da)優(you)勢——性能(neng)密(mi)度(du)，集成系統帶來的(de)(de)性能(neng)優(you)勢，易于(yu)從現有的(de)(de)基(ji)于(yu)Arm的(de)(de)設計中遷(qian)移，符合RISC-V標準配置(zhi)文(wen)件和核(he)準的(de)(de)擴展和指(zhi)令。
APXM-6200是一款64位11級雙(shuang)發CPU，可在一個(ge)SoC中最多配(pei)置(zhi)(zhi)4個(ge)內核(he)，也可以為客戶(hu)提供單核(he)和(he)雙(shuang)核(he)配(pei)置(zhi)(zhi)。128位矢(shi)量單元以高(gao)效的(de)方(fang)式提供高(gao)達每核(he)64GOPS的(de)矢(shi)量性能(neng)。
在(zai)其面積效率配置(zhi)中(zhong)，它比Arm Cortex-A53 小(xiao)約(yue)25%，比Cortex-A55小(xiao)近40%，約(yue)為Cortex-A510的1/3。
這種尺(chi)寸縮小本身就降(jiang)低了客戶的(de)(de)芯片成本。此外，與Arm Cortex-A53、A55、A510相(xiang)比，APXM-6200性能(neng)更(geng)高。與市場上其他Arm產品相(xiang)比，該CPU IP以更(geng)小的(de)(de)面積(ji)實現了更(geng)高的(de)(de)性能(neng)，提供了更(geng)高的(de)(de)性能(neng)密度。
Shreyas Derashri認(ren)為Cortex-A53仍是Arm最成功的產品之一。與Cortex-A53相(xiang)比，APXM-6200能夠提供超過2.5倍的性能密度。
“APXM-6200產品是一個更加(jia)當(dang)代化的(de)處(chu)理器，它采用了矢量(liang)指令，展(zhan)示了當(dang)今市場上RISC-V CPU所能提供(gong)的(de)最佳性能。”他談道。
他還提到Imagination的另(ling)一個(ge)優(you)勢是提供基于(yu)RISC-V的SoC的首選GPU。
當構建CPU時，Imagination會(hui)為客戶(hu)提供附加價(jia)值，其GPU軟件驅動程(cheng)序不(bu)僅移植到了RISC-V，而且還針對APXM-6200進(jin)行了優化。
將Catapult APXM CPU與(yu)Imagination GPU結(jie)合(he)使用(yong)時，客戶可(ke)將圖形總(zong)線(xian)利用(yong)率(lv)提高2倍，內(nei)存(cun)流量減少到原來的1/2。這也(ye)有助于其客戶提高成本優(you)勢，因為他(ta)們不必過(guo)度指定(ding)內(nei)存(cun)或(huo)內(nei)部(bu)總(zong)線(xian)結(jie)構。
Imagination展示了兩(liang)個(ge)系(xi)統：
圖(tu)中右(you)上方(fang)的系統(tong)功能(neng)豐富，最多可包括4個APXM CPU，以(yi)及Imagination中高端GPU、實時RTXM-2200，還有其幀緩沖壓縮技術被集成到SoC的各部分。
如圖右(you)下方所示，對于(yu)受限的(de)物聯(lian)網和(he)工(gong)業應用，Imagination設(she)想在此類用例(li)中使用單(dan)核APXM，并配(pei)備其入(ru)門級Imagination GPU和(he)實時(shi)CPU。
二、可從Arm設計輕松遷移，兼顧功能安全和信息安全性
在(zai)幫(bang)助(zhu)客戶(hu)建立信(xin)心方面，Imagination的(de)一個方法是從基于(yu)Arm的(de)現有(you)設計輕松遷移，提供(gong)移植指(zhi)南、將NEON轉換為RISC-V矢量的(de)專(zhuan)用工具以及完(wan)整的(de)GPU+CPU集成系統(tong)。
Shreyas Derashri說，Imagination正(zheng)在(zai)大力投資于(yu)開源軟件生(sheng)態系統，以便(bian)在(zai)APXM-6200硅片上市時有可用的高性能軟件堆棧(zhan)。在(zai)硬件方面(mian)，其工程團隊遵循嚴(yan)格的設(she)計和驗證流程。
Imagination RISC-V解決方案中的(de)Catapult SDK（軟件(jian)(jian)開(kai)發套件(jian)(jian)）提供嵌入式(shi)開(kai)發人員為目標應用(yong)編寫、構建和調試軟件(jian)(jian)所需要的(de)一切工(gong)具，包括(kuo)一套能夠提升AI工(gong)作負載性能的(de)全新矢量(liang)計算(suan)庫。
除了該SDK之(zhi)外，Imagination還為(wei)微軟流行的Visual Studio Code集成開發環境（IDE）提供(gong)了一個名為(wei)Catapult Studio的擴(kuo)展(zhan)。
任何Visual Studio用(yong)戶都可以(yi)(yi)訪問該(gai)市(shi)場，并將該(gai)Catapult擴展安裝到他們的常規開發環(huan)境中。開發人(ren)員現(xian)在(zai)就可以(yi)(yi)搶在(zai)硬件上市(shi)之(zhi)前(qian)，使用(yong)其中所包(bao)含的QEMU（快速仿真器）和 Catapult軟件模型來構建和運行RISC-V軟件。
安全(quan)性對于(yu)消費和(he)工業(ye)應用至關重(zhong)要(yao)。Imagination提供的集(ji)成系(xi)統不僅包括(kuo)硬件IP，還(huan)包括(kuo)軟件庫、profilers（剖析器）、調試(shi)器和(he)追蹤工具，所有這些工具的開發都考慮到了功能安全(quan)和(he)信息安全(quan)性。
APXM-6200采用(yong)可與知名成熟安(an)全框架無縫集成的多域隔離解決方(fang)案(an)，能夠在不影響安(an)全性(xing)的情況下輕松(song)導(dao)入到(dao)SoC設(she)計(ji)中。
Imagination為CPU提供與TrustZone同等的安全解決(jue)方案，因此客戶無需對其硬件(jian)基礎設施(shi)和軟件(jian)界面進行重大改動。
此(ci)外(wai)，該(gai)CPU還具有完(wan)整的(de)多核調試和追蹤(zong)架構(gou)，以及先進的(de)中斷控制架構(gou)。
Shreyas Derashri說，RISC-V不是(shi)開(kai)(kai)放(fang)源代碼(ma)，而是(shi)一種開(kai)(kai)放(fang)標準，如果在開(kai)(kai)放(fang)環境(jing)中建立了(le)完善的(de)(de)安(an)全體系，就能比專(zhuan)有(you)或封閉(bi)的(de)(de)安(an)全架構提供更(geng)好的(de)(de)解決方案(an)，因此擁有(you)一個開(kai)(kai)放(fang)的(de)(de)安(an)全解決方案(an)對行業來(lai)說是(shi)重要(yao)且積極的(de)(de)。
為了確保圍(wei)繞基(ji)于APXM的產品建立更(geng)強大(da)的生態系(xi)統(tong)支持(chi)，Imagination正在(zai)實(shi)施(shi)經核準(zhun)的配置文件和(he)(he)擴(kuo)(kuo)展。APXM-6200將符合RVA 22矢(shi)量和(he)(he)矢(shi)量加密(mi)標(biao)準(zhun)，并將實(shi)施(shi)最新的批準(zhun)擴(kuo)(kuo)展和(he)(he)指令。
APXM-6200支持Android和Linux，預(yu)計將被用(yong)于(yu)智(zhi)能(neng)電視、智(zhi)能(neng)家居中(zhong)(zhong)樞、數字標牌等設備。其中(zhong)(zhong)許多(duo)設備還(huan)需(xu)要(yao)使用(yong)GPU處理圖形(xing)用(yong)戶界面。當APXM-6200與Imagination GPU搭配(pei)使用(yong)時，總線利用(yong)率提高(gao)了1倍，內存流(liu)量減少了一(yi)半。
Shreyas Derashri預測，未來不會有RISC-V專屬的(de)一個運行系統，已有的(de)Linux、Windows、Android等生態(tai)系統會更(geng)多(duo)廣(guang)泛采(cai)用RISC-V。
此外，Imagination還與(yu)Lauterbach、ProvenRun等行業領軍企業合作(zuo)，一同加快客(ke)戶的(de)產(chan)品上市進(jin)程，確保他(ta)們(men)能夠以更低的(de)成本(ben)實現及時部署。
三、三大優勢加持，CPU產品組合正不斷壯大
以(yi)GPU IP聞名的Imagination，為何選擇(ze)打造RISC-V微架構？其RISC-V IP有(you)何優勢？Shreyas Derashri談道(dao)，Imagination有(you)三個特性：
1、卓越性：公司(si)有30年發展歷史(shi)，在開發及交付(fu)IP產品(pin)方面經驗豐富，質(zhi)量全球領(ling)先。
2、領導力：Imagination在領導RISC-V標準，是RISE（促進RISC-V軟件生態的(de)組織）的(de)創始成員，能夠接觸(chu)到大量專利的(de)組合。
3、有能力打造集中化、一體化的體系：Imagination擁有CPU、GPU、AI計算IP產品，能夠為客戶提供完整、一體化的(de)IP解決方(fang)案。
此外，Shreyas Derashri說，Imagination是一個高度盈利性的(de)企業，有大量的(de)現金儲備，也(ye)做好(hao)了準(zhun)備能(neng)夠進(jin)一步(bu)投資(zi)于(yu)RISC-V相關的(de)產品和(he)服務(wu)，Imagination未來立志于(yu)為(wei)市場打造更為(wei)成熟、更為(wei)完(wan)善的(de)架構。
目前Imagination的(de)CPU團隊共數百人(ren)，有多年在同一個屋檐下做(zuo)CPU設計(ji)和(he)驗(yan)證、建模軟(ruan)件和(he)工具鏈方面的(de)經驗(yan)，能充(chong)分利(li)用其(qi)在物理實(shi)現、功能安全和(he)信(xin)息安全方面的(de)專業知識(shi)。
其CPU產品組合正不斷壯大(da)：Imagination第(di)一個RISC-V MCU已(yi)經過硅驗證，正隨著BXS GPU一起發貨；之(zhi)后又發布實時CPU RTXM 2200，已(yi)授權(quan)給(gei)多(duo)家客戶使用。
在發布(bu)APXM-6200后，Imagination接下來(lai)即將推出(chu)一個高性能的(de)亂序CPU，使其產(chan)品組合更為成熟和完整。
SHD Group首(shou)席分析師Rich Wawrzyniak預(yu)計到2030年采(cai)用RISC-V架構(gou)的(de)(de)設(she)備(bei)數將超過(guo)160億，而消費(fei)市(shi)場是推動這一(yi)增長的(de)(de)主(zhu)要力量(liang)，到21世紀20年代末，每5臺(tai)消費(fei)電子設(she)備(bei)中(zhong)就將有一(yi)臺(tai)搭(da)載RISC-V架構(gou)的(de)(de)CPU。
結語：“所有應用領域都有可能被RISC-V所顛覆”
Shreyas Derashri總結說，Imagination是一(yi)家(jia)可靠的IP供(gong)應商，擁有30年經(jing)驗、世界一(yi)流的CPU設計團隊，能(neng)提供(gong)特性(xing)良(liang)好(hao)、經(jing)過測試(shi)的高質量CPU IP，為從基于(yu)Arm的系統輕松遷移提供(gong)了可靠證(zheng)明，并向市場提供(gong)軟件就緒的產品。
在(zai)(zai)他看來，相比Arm在(zai)(zai)10年后才推(tui)(tui)出(chu)最新(xin)v9架(jia)構，RISC-V領域(yu)的創新(xin)速(su)度(du)要(yao)快得(de)多。他相信(xin)生態(tai)系統已經準備好將APXM-6200等產品推(tui)(tui)向(xiang)市場。
就RISC-V未來發展態勢而(er)言，他認為所有(you)應(ying)(ying)用(yong)領(ling)域都有(you)可能(neng)被RISC-V所顛覆，關鍵因素在于哪些生態系統會(hui)首先采用(yong)RISC-V，已(yi)經有(you)許多不需(xu)要(yao)強大(da)生態系統的(de)微控制器正在采用(yong)RISC-V，下一個前沿領(ling)域包括消費類應(ying)(ying)用(yong)，隨后幾年將是移動類應(ying)(ying)用(yong)。
