芯東西（公眾號：aichip001）
作者 | ?ZeR0
編輯 | ?漠影
芯東西4月8日報道，今日，知名半導體IP企業(yè)Imagination Technologies推出全新RISC-V應用處理器——Imagination APXM-6200 CPU。
APXM-6200 CPU是一款64位按序應用處理器，其雙發(fā)11級指令流水線可為消費和工業(yè)工作負載提供同類產(chǎn)品中最佳的性能密度。
客戶可根據(jù)性能需求選擇單核、雙核和四核配置，并通過每核功率控制實現(xiàn)最高系統(tǒng)效率和緩存連貫性。由于支持RISC-V矢量擴展并具有專門針對AI加速器的快速數(shù)據(jù)耦合，這款處理器能夠為AI功能提供助力。
這是Catapult CPU IP系列的最新產(chǎn)品，具有極高的性能密度、無縫安全性和人工智能（AI）功能，能夠運行Linux和Android等操作系統(tǒng)，適用于智能、消費和工業(yè)應用。
圍繞APXM-6200 CPU的技術細節(jié)與商用計劃等問題，Imagination Technologies計算部副總裁Shreyas Derashri近日與芯東西等媒體進行深入交流。
Shreyas Derashri強調(diào)道，APXM-6200 CPU不僅是CPU IP，它匯集了硬件、軟件、系統(tǒng)、工具、安全以及整個生態(tài)系統(tǒng)軟件支持，在性能和信任度方面都能滿足客戶的期望。
在他看來，APXM-6200此時推出是最合適、最成熟的。對比同類產(chǎn)品，APXM-6200包含的集成器更多，同時高度遵守RISC-V相關標準，也有更多授權的延展指令。
他告訴芯東西，RISC-V要想在市場上取代Arm，需在編譯器方面展開全方位工作，并加強對不同架構和操作系統(tǒng)的支持。Android作為基礎操作系統(tǒng)，其上運行著眾多應用程序，因此，RISC-V行業(yè)的下一個重要步驟就是優(yōu)化這些應用程序，讓其以更優(yōu)的形式表現(xiàn)出來。
一、應對消費和工業(yè)市場三大挑戰(zhàn)，性能密度超過Arm?Cortex-A53
據(jù)Imagination Technologies計算副總裁Shreyas Derashri分享，消費和工業(yè)市場存在三大挑戰(zhàn)：
1、對成本非常敏感，要求芯片在盡可能小的面積內(nèi)實現(xiàn)最高性能。而新發(fā)布的CPU，特別是Arm CPU，性能不斷提高，但代價是需要更大的面積，性能密度和效率都有所下降。
2、由于系統(tǒng)未集成，內(nèi)存和帶寬利用率未達到最佳狀態(tài)。此外RISC-V還面臨客戶的信心問題，再加上開發(fā)RISC-V的公司正在將大量創(chuàng)新融入其中，使得芯片制造商從Arm轉(zhuǎn)向RISC-V 變得更加復雜，因為需要同時改變硬件和軟件。
3、創(chuàng)企開發(fā)新型RISC-V CPU的質(zhì)量一直是業(yè)界關注問題，這些CPU通常沒有很好的性能、測試或文檔記錄，在支持方面存在挑戰(zhàn)。
Shreyas Derashri說，今日推出的APXM-6200 CPU旨在應對這些挑戰(zhàn)，它具有四大優(yōu)勢——性能密度，集成系統(tǒng)帶來的性能優(yōu)勢，易于從現(xiàn)有的基于Arm的設計中遷移，符合RISC-V標準配置文件和核準的擴展和指令。
APXM-6200是一款64位11級雙發(fā)CPU，可在一個SoC中最多配置4個內(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每核64GOPS的矢量性能。
在其面積效率配置中，它比Arm Cortex-A53 小約25%，比Cortex-A55小近40%，約為Cortex-A510的1/3。
這種尺寸縮小本身就降低了客戶的芯片成本。此外，與Arm Cortex-A53、A55、A510相比，APXM-6200性能更高。與市場上其他Arm產(chǎn)品相比，該CPU IP以更小的面積實現(xiàn)了更高的性能，提供了更高的性能密度。
Shreyas Derashri認為Cortex-A53仍是Arm最成功的產(chǎn)品之一。與Cortex-A53相比，APXM-6200能夠提供超過2.5倍的性能密度。
“APXM-6200產(chǎn)品是一個更加當代化的處理器，它采用了矢量指令，展示了當今市場上RISC-V CPU所能提供的最佳性能?！彼劦?。
他還提到Imagination的另一個優(yōu)勢是提供基于RISC-V的SoC的首選GPU。
當構建CPU時，Imagination會為客戶提供附加價值，其GPU軟件驅(qū)動程序不僅移植到了RISC-V，而且還針對APXM-6200進行了優(yōu)化。
將Catapult APXM CPU與Imagination GPU結合使用時，客戶可將圖形總線利用率提高2倍，內(nèi)存流量減少到原來的1/2。這也有助于其客戶提高成本優(yōu)勢，因為他們不必過度指定內(nèi)存或內(nèi)部總線結構。
Imagination展示了兩個系統(tǒng)：
圖中右上方的系統(tǒng)功能豐富，最多可包括4個APXM CPU，以及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。
如圖右下方所示，對于受限的物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)應用，Imagination設想在此類用例中使用單核APXM，并配備其入門級Imagination GPU和實時CPU。
二、可從Arm設計輕松遷移，兼顧功能安全和信息安全性
在幫助客戶建立信心方面，Imagination的一個方法是從基于Arm的現(xiàn)有設計輕松遷移，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+CPU集成系統(tǒng)。
Shreyas Derashri說，Imagination正在大力投資于開源軟件生態(tài)系統(tǒng)，以便在APXM-6200硅片上市時有可用的高性能軟件堆棧。在硬件方面，其工程團隊遵循嚴格的設計和驗證流程。
Imagination RISC-V解決方案中的Catapult SDK（軟件開發(fā)套件）提供嵌入式開發(fā)人員為目標應用編寫、構建和調(diào)試軟件所需要的一切工具，包括一套能夠提升AI工作負載性能的全新矢量計算庫。
除了該SDK之外，Imagination還為微軟流行的Visual Studio Code集成開發(fā)環(huán)境（IDE）提供了一個名為Catapult Studio的擴展。
任何Visual Studio用戶都可以訪問該市場，并將該Catapult擴展安裝到他們的常規(guī)開發(fā)環(huán)境中。開發(fā)人員現(xiàn)在就可以搶在硬件上市之前，使用其中所包含的QEMU（快速仿真器）和 Catapult軟件模型來構建和運行RISC-V軟件。
安全性對于消費和工業(yè)應用至關重要。Imagination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。
APXM-6200采用可與知名成熟安全框架無縫集成的多域隔離解決方案，能夠在不影響安全性的情況下輕松導入到SoC設計中。
Imagination為CPU提供與TrustZone同等的安全解決方案，因此客戶無需對其硬件基礎設施和軟件界面進行重大改動。
此外，該CPU還具有完整的多核調(diào)試和追蹤架構，以及先進的中斷控制架構。
Shreyas Derashri說，RISC-V不是開放源代碼，而是一種開放標準，如果在開放環(huán)境中建立了完善的安全體系，就能比專有或封閉的安全架構提供更好的解決方案，因此擁有一個開放的安全解決方案對行業(yè)來說是重要且積極的。
為了確保圍繞基于APXM的產(chǎn)品建立更強大的生態(tài)系統(tǒng)支持，Imagination正在實施經(jīng)核準的配置文件和擴展。APXM-6200將符合RVA 22矢量和矢量加密標準，并將實施最新的批準擴展和指令。
APXM-6200支持Android和Linux，預計將被用于智能電視、智能家居中樞、數(shù)字標牌等設備。其中許多設備還需要使用GPU處理圖形用戶界面。當APXM-6200與Imagination GPU搭配使用時，總線利用率提高了1倍，內(nèi)存流量減少了一半。
Shreyas Derashri預測，未來不會有RISC-V專屬的一個運行系統(tǒng)，已有的Linux、Windows、Android等生態(tài)系統(tǒng)會更多廣泛采用RISC-V。
此外，Imagination還與Lauterbach、ProvenRun等行業(yè)領軍企業(yè)合作，一同加快客戶的產(chǎn)品上市進程，確保他們能夠以更低的成本實現(xiàn)及時部署。
三、三大優(yōu)勢加持，CPU產(chǎn)品組合正不斷壯大
以GPU IP聞名的Imagination，為何選擇打造RISC-V微架構？其RISC-V IP有何優(yōu)勢？Shreyas Derashri談道，Imagination有三個特性：
1、卓越性：公司有30年發(fā)展歷史，在開發(fā)及交付IP產(chǎn)品方面經(jīng)驗豐富，質(zhì)量全球領先。
2、領導力：Imagination在領導RISC-V標準，是RISE（促進RISC-V軟件生態(tài)的組織）的創(chuàng)始成員，能夠接觸到大量專利的組合。
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(chǎn)品，能夠為客戶提供完整、一體化的IP解決方案。
此外，Shreyas Derashri說，Imagination是一個高度盈利性的企業(yè)，有大量的現(xiàn)金儲備，也做好了準備能夠進一步投資于RISC-V相關的產(chǎn)品和服務，Imagination未來立志于為市場打造更為成熟、更為完善的架構。
目前Imagination的CPU團隊共數(shù)百人，有多年在同一個屋檐下做CPU設計和驗證、建模軟件和工具鏈方面的經(jīng)驗，能充分利用其在物理實現(xiàn)、功能安全和信息安全方面的專業(yè)知識。
其CPU產(chǎn)品組合正不斷壯大：Imagination第一個RISC-V MCU已經(jīng)過硅驗證，正隨著BXS GPU一起發(fā)貨；之后又發(fā)布實時CPU RTXM 2200，已授權給多家客戶使用。
在發(fā)布APXM-6200后，Imagination接下來即將推出一個高性能的亂序CPU，使其產(chǎn)品組合更為成熟和完整。
SHD Group首席分析師Rich Wawrzyniak預計到2030年采用RISC-V架構的設備數(shù)將超過160億，而消費市場是推動這一增長的主要力量，到21世紀20年代末，每5臺消費電子設備中就將有一臺搭載RISC-V架構的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是一家可靠的IP供應商，擁有30年經(jīng)驗、世界一流的CPU設計團隊，能提供特性良好、經(jīng)過測試的高質(zhì)量CPU IP，為從基于Arm的系統(tǒng)輕松遷移提供了可靠證明，并向市場提供軟件就緒的產(chǎn)品。
在他看來，相比Arm在10年后才推出最新v9架構，RISC-V領域的創(chuàng)新速度要快得多。他相信生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)準備好將APXM-6200等產(chǎn)品推向市場。
就RISC-V未來發(fā)展態(tài)勢而言，他認為所有應用領域都有可能被RISC-V所顛覆，關鍵因素在于哪些生態(tài)系統(tǒng)會首先采用RISC-V，已經(jīng)有許多不需要強大生態(tài)系統(tǒng)的微控制器正在采用RISC-V，下一個前沿領域包括消費類應用，隨后幾年將是移動類應用。
