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11級指令流水線可為消費和工業工作負載提供同類產品中最佳的性能密度。
客戶可根據性能需求選擇單核、雙核和四核配置，并通過每核功率控制實現最高系統效率和緩存連貫性。由于支持RISC-V矢量擴展并具有專門針對AI加速器的快速數據耦合，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，適用于智能、消費和工業應用。
圍繞APXM-6200 CPU的技術細節與商用計劃等問題，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強調道，APXM-6200 CPU不僅是CPU IP，它匯集了硬件、軟件、系統、工具、安全以及整個生態系統軟件支持，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的支持。Android作為基礎操作系統，其上運行著眾多應用程序，因此，RISC-V行業的下一個重要步驟就是優化這些應用程序，讓其以更優的形式表現出來。
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Shreyas Derashri分享，消費和工業市場存在三大挑戰：
1、對成本非常敏感，要求芯片在盡可能小的面積內實現最高性能。而新發布的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、由于系統未集成，內存和帶寬利用率未達到最佳狀態。此外RISC-V還面臨客戶的信心問題，再加上開發RISC-V的公司正在將大量創新融入其中，使得芯片制造商從Arm轉向RISC-V 變得更加復雜，因為需要同時改變硬件和軟件。
3、創企開發新型RISC-V CPU的質量一直是業界關注問題，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。
Shreyas Derashri說，今日推出的APXM-6200 CPU旨在應對這些挑戰，它具有四大優勢——性能密度，集成系統帶來的性能優勢，易于從現有的基于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CPU，可在一個SoC中最多配置4個內核，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產品相比，該CPU IP以更小的面積實現了更高的性能，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。”他談道。
他還提到Imagination的另一個優勢是提供基于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軟件驅動程序不僅移植到了RISC-V，而且還針對APXM-6200進行了優化。
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，內存流量減少到原來的1/2。這也有助于其客戶提高成本優勢，因為他們不必過度指定內存或內部總線結構。
Imagination展示了兩個系統：
圖中右上方的系統功能豐富，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，對于受限的物聯網和工業應用，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的現有設計輕松遷移，提供移植指南、將NEON轉換為RISC-V矢量的專用工具以及完整的GPU+CPU集成系統。
Shreyas Derashri說，Imagination正在大力投資于開源軟件生態系統，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（軟件開發套件）提供嵌入式開發人員為目標應用編寫、構建和調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集成開發環境（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開發環境中。開發人員現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應用至關重要。Imagination提供的集成系統不僅包括硬件IP，還包括軟件庫、profilers（剖析器）、調試器和追蹤工具，所有這些工具的開發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來說是重要且積極的。
為了確保圍繞基于APXM的產品建立更強大的生態系統支持，Imagination正在實施經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，已有的Linux、Windows、Android等生態系統會更多廣泛采用RISC-V。
此外，Imagination還與Lauterbach、ProvenRun等行業領軍企業合作，一同加快客戶的產品上市進程，確保他們能夠以更低的成本實現及時部署。
三、三大優勢加持，CPU產品組合正不斷壯大
以GPU IP聞名的Imagination，為何選擇打造RISC-V微架構？其RISC-V IP有何優勢？Shreyas Derashri談道，Imagination有三個特性：
1、卓越性：公司有30年發展歷史，在開發及交付IP產品方面經驗豐富，質量全球領先。
2、領導力：Imagination在領導RISC-V標準，是RISE（促進RISC-V軟件生態的組織）的創始成員，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，有大量的現金儲備，也做好了準備能夠進一步投資于RISC-V相關的產品和服務，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驗，能充分利用其在物理實現、功能安全和信息安全方面的專業知識。
其CPU產品組合正不斷壯大：Imagination第一個RISC-V MCU已經過硅驗證，正隨著BXS GPU一起發貨；之后又發布實時CPU RTXM 2200，已授權給多家客戶使用。
在發布APXM-6200后，Imagination接下來即將推出一個高性能的亂序CPU，使其產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年經驗、世界一流的CPU設計團隊，能提供特性良好、經過測試的高質量CPU IP，為從基于Arm的系統輕松遷移提供了可靠證明，并向市場提供軟件就緒的產品。
在他看來，相比Arm在10年后才推出最新v9架構，RISC-V領域的創新速度要快得多。他相信生態系統已經準備好將APXM-6200等產品推向市場。
就RISC-V未來發展態勢而言，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系統會首先采用RISC-V，已經有許多不需要強大生態系統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。
