發(fā)布新CPU，Imagination進(jìn)軍RISC-V，信心十足

經(jīng)過十多年的厚積薄發(fā)，RISC-V的確已經(jīng)爆發(fā)了。
 
從SHD Group首席分析師Rich Wawrzyniak提供的數(shù)據(jù)也可以看到，采用RISC-V架構(gòu)的設(shè)備數(shù)量正在激增，預(yù)計(jì)到 2030年將超過160億，而消費(fèi)市場是推動(dòng)這一增長的主要力量。到21世紀(jì)20年代末，每五臺(tái)消費(fèi)電子設(shè)備中就將有一臺(tái)搭載RISC-V架構(gòu)的CPU。
 
正因?yàn)閾碛腥绱藦V闊的前景，越來越多的廠商加入了這個(gè)賽道。這也導(dǎo)致有從業(yè)者告訴筆者，RISC-V賽道已經(jīng)異常擁擠和內(nèi)卷的原因。于是，即使是最早一批做RISC架構(gòu)處理器的廠商，但I(xiàn)magination Technologies（以下簡稱Imagination）在宣布進(jìn)軍RISC-V之后，也曾經(jīng)倍受質(zhì)疑。
 
然而，Imagination計(jì)算部副總裁Shreyas Derashri卻信心滿滿。
 
三十年歷史，三大優(yōu)勢
 
按照Imagination所說，公司是一家總部位于英國的公司，致力于打造半導(dǎo)體和軟件知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP），使客戶在競爭激烈的全球技術(shù)市場中獲得足夠優(yōu)勢。公司的圖形處理器（GPU）、中央處理器（CPU）和人工智能（AI）技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)出眾的PPA（功耗、性能和面積）指標(biāo)、快速的上市時(shí)間和更低的總體擁有成本（TCO）。基于Imagination IP的產(chǎn)品被全球數(shù)十億人用于他們的手機(jī)、汽車、住宅和工作場所。
 
這些豐富的經(jīng)驗(yàn)和廣泛的布局也是Shreyas Derashri如此有底氣的原因。
 
他表示，當(dāng)前大部分的RISC-V CPU公司都是初創(chuàng)企業(yè)。他們目前并沒有辦法盈利，甚至需要大量及長期投資者的投入來開發(fā)出產(chǎn)品?！芭c他們相比，Imagination擁有卓越性、領(lǐng)導(dǎo)力以及有能力打造集中化、一體化的體系等三大優(yōu)勢。”Shreyas Derashri說。



首先，在卓越性方面；
 
Shreyas Derashri表示，Imagination已經(jīng)有了30年的發(fā)展歷史，在進(jìn)一步的開發(fā)及交付IP產(chǎn)品和服務(wù)方面都有著非常非凡的表現(xiàn)。同時(shí)，公司的質(zhì)量在全球是領(lǐng)先的。再者，因?yàn)镮magination是一家全球性的企業(yè)，所以公司在市場、行業(yè)的方方面面都能夠獲得支持，這也是很多初創(chuàng)企業(yè)所不具備的。
 
其次看領(lǐng)導(dǎo)力方面；
 
如Shreyas Derashri所說，Imagination不僅在領(lǐng)導(dǎo)RISC-V 標(biāo)準(zhǔn)，公司同時(shí)還是RISE成員，這讓Imagination有能力和實(shí)力推動(dòng)RISC-V軟件生態(tài)的組織建設(shè)。更重要的一點(diǎn)是，Imagination有大量專利的組合，這讓公司在進(jìn)軍RISC-V的時(shí)候游刃有余。“我們?cè)谶^去也擁有像MIPS等一些CPU相關(guān)專利，讓我們能夠使用850個(gè)之多的CPU專利的權(quán)限，這個(gè)在行業(yè)當(dāng)中也是有它的獨(dú)特性的?！盨hreyas Derashri解析說。
 
再看打造集中化和一體化的能力方面；
 
在文章開頭，我們強(qiáng)調(diào)了Imagination在CPU，GPU IP以及AI計(jì)算方面的能力，公司也是業(yè)內(nèi)唯一一家在RISC-V領(lǐng)域能夠做到這一點(diǎn)的企業(yè)，這也就是為什么Shreyas Derashri說Imagination能夠?yàn)榭蛻籼峁┓浅Ｍ暾?、一體化的IP解決方案的原因?！癈PU、GPU和AI在當(dāng)代的SOC 中占比超過50%。我們提供的集成系統(tǒng)不僅包括硬件 IP，還包括軟件庫、profilers（剖析器）、調(diào)試器和追蹤工具，所有這些工具的開發(fā)都考慮到了功能安全和信息安全性?！盨hreyas Derashri接著說。
 
“最后，Imagination還是一個(gè)高度盈利性的企業(yè)、有大量的現(xiàn)金儲(chǔ)備，也做好了能夠進(jìn)一步的投資RISC-V相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)的準(zhǔn)備，我們未來立志于也有能力為市場打造更為成熟、更為完善的架構(gòu)。”Shreyas Derashri強(qiáng)調(diào)。
 
早在2020年的財(cái)報(bào)電話會(huì)議上，Imagination就對(duì)外透露他們將設(shè)計(jì) RISC-V CPU 內(nèi)核。到了2021年12月舉辦的RISC-V 峰會(huì)上，Imagination終于正式對(duì)外介紹了 Catapult 系列 RISC-V 內(nèi)核。
 
據(jù)Shreyas Derashri透露，依賴于公司數(shù)百人的CPU團(tuán)隊(duì)，Imagination已經(jīng)打造出了領(lǐng)先的RISC-V產(chǎn)品，并交付了公司第一個(gè) RISC-V MCU，該 MCU 已經(jīng)過硅驗(yàn)證，目前正隨著BXS GPU一起發(fā)貨。但I(xiàn)magination的團(tuán)隊(duì)并沒有止步于此，隨即發(fā)布了一款業(yè)界領(lǐng)先的實(shí)時(shí)CPU RTXM 2200， 并已授權(quán)給多家客戶使用。值得一提的是，這是Catapult 系列的首款CPU產(chǎn)品。
 
近日，Imagination又帶來了公司Catapult 系列的第二款CPU產(chǎn)品——APXM-6200。
 
首款RISC-V應(yīng)用處理器
 
Shreyas Derashri首先指出，新發(fā)布的APXM-6200是公司推出的首個(gè)RISC-V應(yīng)用程序處理器，能夠運(yùn)行Linux和Android等豐富的操作系統(tǒng)，并能運(yùn)行面向智能消費(fèi)和工業(yè)應(yīng)用的人工智能應(yīng)用。
 
眾所周知，市場上對(duì)RISC-V的質(zhì)疑點(diǎn)之一就是RISC-V能否脫離RTOS系統(tǒng)，繼續(xù)往上走。這個(gè)擔(dān)憂一方面來源于RISC-V性能的不確定性，另一方面則是生態(tài)系統(tǒng)是否足夠成熟。然而從Shreyas Derashri的介紹我們可以看到，Imagination和RISC-V行業(yè)似乎已經(jīng)都已經(jīng)做好了充分準(zhǔn)備。
 
首先，從整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上看，APXM 是一款 64 位 11 級(jí)雙發(fā) CPU，可以在一個(gè)SOC 中最多配置四個(gè)內(nèi)核，也可以為客戶提供單核和雙核配置。128 位矢量單元以高效的方式提供高達(dá)每核 64 GOPS的矢量性能。由此可見，性能已經(jīng)不會(huì)成為RISC-V的瓶頸。
 
同時(shí)，Imagination還在這個(gè)CPU上實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)監(jiān)管域隔離；此外，該CPU具有專用的內(nèi)核供電控制，自定義的供電控制部分，及cache 配置方案。APXM-6200 還展示了一個(gè)隔離并發(fā)端口，可將人工智能加速器與我們的 CPU 集成在一起；最后，該CPU 還具有完整的多核調(diào)試和追蹤架構(gòu)，以及先進(jìn)的中斷控制架構(gòu)。
 
“它是一款 64 位多核 CPU，但它不僅僅是 CPU IP，還匯集了硬件、軟件、系統(tǒng)、工具、安全以及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)軟件支持?！盨hreyas Derashri重申。他表示，作為一款面向功能豐富的消費(fèi)應(yīng)用和工業(yè)應(yīng)用市場的應(yīng)用處理器，Imagination的團(tuán)隊(duì)從定義這款產(chǎn)品的時(shí)候開始，就希望能夠提供一種能夠解決所有這些挑戰(zhàn)的產(chǎn)品，在性能、成本甚至對(duì)RISC-V的不確定性方面給予客戶足夠的信心。
 
事實(shí)證明，APXM-6200 也的確擁有了優(yōu)越的性能密度。在Imagination團(tuán)隊(duì)的幫助下，客戶也能夠輕易從現(xiàn)有的基于arm的設(shè)計(jì)中遷移到RISC-V芯片下；當(dāng)然，集成系統(tǒng)帶來的性能優(yōu)勢，以及符合RISC-V標(biāo)準(zhǔn)配置文件和核準(zhǔn)的擴(kuò)展和指令等四大優(yōu)勢也讓APXM-6200 增色不少。
 

 
據(jù)介紹，在面積效率配置中，APXM-6200 比 ARM Cortex-A53 小約 25%，比 Cortex-A55 小近 40%，約為 Cortex-A510 的三分之一。這種尺寸的縮小本身就降低了客戶的芯片成本。但這并不是全部，在與 ARM 的A53、A55 和 A510 相比，APXM-6200 性能更高。數(shù)據(jù)顯示，與Arm最成功產(chǎn)品之一的Cortex A53 相比，APXM-6200 能夠提供超過 2.5 倍的性能密度。
 


也是許多讀者和筆者一樣，在看到這顆新發(fā)處理器的對(duì)標(biāo)對(duì)象是多年前推出的Arm-Cortex A53之后，不僅會(huì)感嘆Arm CPU的強(qiáng)大，還會(huì)疑惑為何Imagination會(huì)打造如此產(chǎn)品。
 
行業(yè)從業(yè)者告訴筆者，這其實(shí)和Arm過去多年打造的強(qiáng)大的生態(tài)體系有著莫大的關(guān)系。如他所說，Arm過去多年在Neon沉淀的生態(tài)太深了，A53是Arm出貨量最大最成功的一款處理器核，這也正是Imagination瞄準(zhǔn)了這個(gè)市場的原因。
 
Shreyas Derashri強(qiáng)調(diào)，雖然是一顆對(duì)標(biāo)多年前的處理器產(chǎn)品，但APXM-6200是一個(gè)更加當(dāng)代化的處理器，采用了矢量指令，展示了當(dāng)今市場上 RISC-V CPU 所能提供的最佳性能，這也讓其首先從性能等多個(gè)方面，可以直接叫板A53。
 
來到遷移方面，為了幫助客戶從現(xiàn)有的基于 ARM 的設(shè)計(jì)中輕松遷移過來，Imagination將提供移植指南、將 NEON 轉(zhuǎn)換為 RISC-V 矢量的專用工具以及完整的 GPU 加 CPU 集成系統(tǒng)。由于 Imagination CPU 隨附自有的Catapult SDK 和 Catapult Studio 擴(kuò)展，因此遷移非常容易。
 
“我們的 SDK 適用于Microwaves, Red Hat, Linux, 和Windows等多個(gè)平臺(tái)，包括 GCC 和優(yōu)化的 LLVM 編譯器。針對(duì)人工智能計(jì)算工作負(fù)載，我們還在 SDK 中加入了優(yōu)化計(jì)算庫，為您的項(xiàng)目提供助力?！盨hreyas Derashri說，他進(jìn)一步指出，Catapult Studio擴(kuò)展是基于Visual Studio Code的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）。
 
值得一提的是，這是世界上首批基于 Visual Studio Code 的 CPU 設(shè)計(jì)集成開發(fā)環(huán)境之一，現(xiàn)在所有 Visual Studio Code 用戶都可以使用它的擴(kuò)展功能。


 
為了便于遷移，Imagination甚至還在 RISE 中開展工作、進(jìn)行跟蹤并領(lǐng)導(dǎo)相關(guān)工作，特別是 APXM-6200 所需的軟件工作負(fù)載。據(jù)Shreyas Derashri介紹，RISE 中運(yùn)行著 48 個(gè)主要軟件程序，而Imagination正在跟蹤所有這些程序，特別是 APXM 用例?！拔覀冋跔款^推動(dòng)這些程序走向成熟。同時(shí)，我們也有足夠的信心在未來我們客戶的 SoC 上市時(shí)，我們將擁有一個(gè)支持 APXM-6200 應(yīng)用的成熟軟件生態(tài)系統(tǒng)。”Shreyas Derashri說。
 
通過這些簡化遷移的動(dòng)作，Imagination已經(jīng)打消了客戶的一個(gè)顧慮。但是，他們并沒有止步，而是在CPU 的安全性上投入更多，增強(qiáng)客戶的信心。據(jù)介紹，Imagination APXM CPU 上的安全解決方案從概念設(shè)計(jì)開始就與類似Arm TrustZone 等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)安全系統(tǒng)配合使用，Imagination還與生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴合作，提供 TEE 認(rèn)證。
 
如上所述，和大多數(shù)競爭對(duì)手不一樣，Imagination除了擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)以外，在產(chǎn)品的廣度方面，也幾乎無人能及。舉個(gè)例子，Imagination的GPU可能比CPU更為人熟知。事實(shí)上，這個(gè)發(fā)展多年的產(chǎn)品也是基于 RISC-V 的 SoC 的首選，但I(xiàn)magination依然在繼續(xù)為客戶提供更好的服務(wù)。
 
據(jù)Shreyas Derashri介紹，在構(gòu)建自身的 CPU 時(shí)，公司會(huì)為客戶提供附加價(jià)值——把GPU 軟件驅(qū)動(dòng)程序移植到了 RISC-V，而且還針對(duì) APXM6200 進(jìn)行優(yōu)化，使得在將 Imagination 的 Catapult APXM CPU 與 Imagination GPU 結(jié)合使用時(shí)，客戶可將圖形總線利用率提高 2 倍，內(nèi)存流量減少 2 倍，這充分體現(xiàn)了集成系統(tǒng)帶來的性能優(yōu)勢。