Imagination推出Catapult系列RISC-V CPU內(nèi)核

前不久Linux基金會(huì)舉辦了RISC-V年度峰會(huì)，參與開源ISA的各方聚集在一起，討論RISC-V生態(tài)系統(tǒng)中的最新產(chǎn)品和進(jìn)展情況。峰會(huì)總是以一些新產(chǎn)品的發(fā)布為壓軸戲，今年也不例外，Imagination Technologies在展會(huì)上公開了他們第一個(gè)RISC-V CPU內(nèi)核的細(xì)節(jié)，同時(shí)宣布他們打算在未來(lái)幾年內(nèi)開發(fā)一整套CPU內(nèi)核。

該公司目前以其PowerVR GPU產(chǎn)品系列而聞名，在過去幾年里，他們一直通過RVfpga等項(xiàng)目涉足RISC-V生態(tài)系統(tǒng)。去年夏天，該公司在一次財(cái)報(bào)電話會(huì)議上透露，他們將設(shè)計(jì)RISC-V CPU內(nèi)核，更多細(xì)節(jié)將陸續(xù)公布。這次在RISC-V峰會(huì)上，他們提供了更多細(xì)節(jié)，正式發(fā)布了他們的Catapult系列RISC-V內(nèi)核，并概述了以異構(gòu)計(jì)算為中心的未來(lái)發(fā)展路線圖。

Catapult系列是Imagination對(duì)完整的RISC-V CPU內(nèi)核系列的總稱。Imagination已經(jīng)（且正在）設(shè)計(jì)多種微架構(gòu)，以涵蓋廣泛的性能/功率/面積（PPA）需求，Catapult系列預(yù)計(jì)將包括從微控制器級(jí)處理器到高性能應(yīng)用處理器的所有產(chǎn)品。

總而言之，Imagination為完整的Catapult系列制定的計(jì)劃看起來(lái)很像Arm的Cortex系列，Imagination準(zhǔn)備為微控制器（Cortex-M）、實(shí)時(shí)CPU（Cortex-R）、高性能應(yīng)用處理器（Cortex-A）和功能安全CPU（Cortex-AE）設(shè)計(jì)CPU內(nèi)核。Arm仍然是這一領(lǐng)域的佼佼者，因此擁有類似的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)應(yīng)該有助于Imagination為任何選擇切換到Catapult的客戶順利過渡。

目前，Imagination已完成了第一款CPU內(nèi)核的設(shè)計(jì)，這是一個(gè)簡(jiǎn)單的、適用于32位和64位系統(tǒng)的順序內(nèi)核。Catapult已被用于微控制器和實(shí)時(shí)CPU，據(jù)該公司稱，Catapult微控制器用于車載芯片已發(fā)貨。同時(shí)，實(shí)時(shí)內(nèi)核也提供給了客戶，但芯片還沒有出貨。

目前的順序內(nèi)核設(shè)計(jì)在一個(gè)集群中最多支持8個(gè)核。該公司沒有給出任何性能數(shù)據(jù)，但要記住這是一個(gè)簡(jiǎn)單的處理器，用于微控制器和其他非常低功耗的設(shè)備。同時(shí)，該內(nèi)核可通過L1和TCM緩存與ECC兼容，并支持RISC-V的一些全新擴(kuò)展，如向量計(jì)算擴(kuò)展，如果客戶要求，還可能支持其他擴(kuò)展。

繼目前的順序內(nèi)核基礎(chǔ)上，Imagination在其近期的路線圖上還有三款內(nèi)核設(shè)計(jì)。2022年，該公司計(jì)劃發(fā)布一個(gè)增強(qiáng)版的順序內(nèi)核，作為應(yīng)用處理器級(jí)別的設(shè)計(jì)，并支持Linux等“豐富”的操作系統(tǒng)。而在2023年，將推出另一個(gè)性能更高的內(nèi)單核，用于實(shí)時(shí)和應(yīng)用處理器市場(chǎng)。最后，該公司還在開發(fā)一個(gè)更復(fù)雜的失序RISC-V內(nèi)核設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)將在2023-2024年時(shí)間框架內(nèi)完成。失序Catapult基本上是他們第一次提供高性能的RISC-V應(yīng)用處理器，就像我們目前看到的Arm領(lǐng)域的高性能內(nèi)核一樣，有可能成為Catapult家族中最引人注目的成員。

更長(zhǎng)遠(yuǎn)的計(jì)劃是該公司的“下一代異構(gòu)計(jì)算”設(shè)計(jì)。這將是超越目前異構(gòu)產(chǎn)品的CPU設(shè)計(jì)（即將CPU、GPU和NPU集成在一個(gè)SoC中）。在這一點(diǎn)上，Imagination沒有說(shuō)更多，但他們明確表示，他們不會(huì)僅僅停留在高性能的CPU內(nèi)核上。

總體而言，這些都是Imagination從頭開始的設(shè)計(jì)。雖然該公司早已賣掉了Meta和MIPS CPU部門，但仍然保留了這些領(lǐng)域的大量工程人才，以及該領(lǐng)域的大量專利的所有權(quán)或使用權(quán)。因此，盡管他們沒有直接重復(fù)使用早期設(shè)計(jì)中的任何東西，但他們希望利用以前的經(jīng)驗(yàn)來(lái)盡快構(gòu)建更好的IP。

當(dāng)然，CPU內(nèi)核只是在IP領(lǐng)域取得成功的一部分。除了目前的Arm，在RISC-V領(lǐng)域還有其他多個(gè)玩家，如SiFive，他們都在爭(zhēng)奪同一個(gè)市場(chǎng)。因此，Imagination需要在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，并向客戶提供某種市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。

為此，Imagination將大力宣傳利用其IP進(jìn)行異構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)的可能性。與其他一些RISC-V CPU內(nèi)核供應(yīng)商相比，Imagination已經(jīng)擁有完善的GPU和NPU IP，因此，希望將一些不只是單純的CPU組合在一起的客戶將能夠利用Imagination更大的IP庫(kù)。這確實(shí)使該公司與Arm直接競(jìng)爭(zhēng)，但這似乎也是Imagination的目標(biāo)所在。

除此之外，Imagination認(rèn)為他們?cè)谶@一領(lǐng)域的另一大優(yōu)勢(shì)是公司的歷史和地理位置。如前所述，Imagination擁有大量的專利權(quán)。因此，對(duì)于那些希望避免額外專利授權(quán)的客戶來(lái)說(shuō)，他們可以利用Imagination的IP。同時(shí)，對(duì)于那些總部在美國(guó)以外的芯片設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，如果他們擔(dān)心地緣政治問題會(huì)影響到對(duì)IP的持續(xù)使用，那么Imagination自然可以作為一種替代方案，因?yàn)樗麄兊目偛坎辉诿绹?guó)，因此對(duì)其IP的使用不會(huì)被美國(guó)制裁。

隨著Catapult系列RISC-V CPU IP的推出，Imagination為公司未來(lái)幾年的發(fā)展制定了相當(dāng)宏偉的計(jì)劃。通過利用他們以前的CPU開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，以及他們目前互補(bǔ)的IP，如GPU和NPU，Imagination將目標(biāo)設(shè)定為成為RISC-V IP領(lǐng)域的主要玩家，特別是在異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域。最終，在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)之前，該公司需要做的事很多，但如果他們能夠成功，那么憑借其多樣化的IP集合，他們將在RISC-V供應(yīng)商中處于一個(gè)相當(dāng)獨(dú)特的地位。

[參考文章]Imagination Launches Catapult Family of RISC-V CPU Cores: Breaking Into Heterogeneous SoCs — Ryan Smith