RISC-V新規(guī)發(fā)布，防止碎片化并提升設(shè)計(jì)者效率

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）近日，RISC-V International宣布了2022年的首批四項(xiàng)規(guī)格和擴(kuò)展的批準(zhǔn)，包括RISC-V高效跟蹤（E-Trace）、RISC-V主管二進(jìn)制接口（SBI）、RISC-V統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口（UEFI）規(guī)格，以及RISC-V Zmmul純乘法擴(kuò)展。其中，E-Trace將加速基于RISC-V的大型芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅提升了設(shè)計(jì)者的效率，也進(jìn)一步提升了RISC-V的適用范圍。

圖源：RISC-V International

根據(jù)RISC-V International的官方解讀，E-Trace是一種使用分支跟蹤的高效處理器跟蹤方法，非常適合調(diào)試從微型嵌入式設(shè)計(jì)到超強(qiáng)大計(jì)算機(jī)的任何類(lèi)型的應(yīng)用程序。E-Trace指定了 RISC-V 內(nèi)核和編碼器（或入口端口）之間的信號(hào)、壓縮分支跟蹤算法和封裝壓縮分支跟蹤信息的數(shù)據(jù)包格式。

處理器跟蹤技術(shù)一直以來(lái)都是RISC-V相關(guān)企業(yè)比較重視的技術(shù)，比如UltraSoC一直在致力于做這方面的研究。早在2017年該公司就宣布推出業(yè)界首款支持RISC-V的處理器跟蹤技術(shù)，為處理器跟蹤技術(shù)開(kāi)發(fā)了一套規(guī)范，可支持基于開(kāi)源RISC-V架構(gòu)的產(chǎn)品，該規(guī)范隨后提供給了RISC-V基金會(huì)（RISC-V Foundation），作為開(kāi)源規(guī)范的一部分。作為RISC-V的競(jìng)爭(zhēng)者，Arm也在持續(xù)優(yōu)化各類(lèi)型處理器的調(diào)試和跟蹤功能，目的也是提升處理器的調(diào)試效率。

RISC-V的首席技術(shù)官M(fèi)ark Himelstein表示，“調(diào)試是芯片上最難做的事情之一，用于 RISC-V 的 E-Trace 創(chuàng)建了一種執(zhí)行處理器跟蹤的標(biāo)準(zhǔn)方法，這種方法非常高效，在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中特別有用。”

E-Trace的主導(dǎo)者之一是Picocom（比科奇），是一家為5G小基站設(shè)備商提供開(kāi)放 RAN標(biāo)準(zhǔn)的基帶系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）和運(yùn)營(yíng)商級(jí)可靠性的軟件產(chǎn)品的半導(dǎo)體公司。Picocom總部位于中國(guó)杭州，并在中國(guó)北京和英國(guó)Bristol設(shè)有研發(fā)工程中心。該公司一直以來(lái)都是RISC-V的擁護(hù)者，2020年就宣布5G小型蜂窩分布式單元（DU）片上系統(tǒng)（SoC）選擇了AndesCore N25F RISC-V 32位內(nèi)核。

SBI在管理模式（S 模式或 VS 模式）下使用應(yīng)用程序二進(jìn)制接口，在硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)內(nèi)核之間構(gòu)建了一個(gè)固件層，這種抽象讓跨操作系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)擁有了通用平臺(tái)。

在Gitee上有關(guān)于RISC-V 主管二進(jìn)制接口 (SBI)更加具體的介紹，有幾項(xiàng)推薦接口內(nèi)容，包括在M模式下運(yùn)營(yíng)的特定平臺(tái)的固件；在 S 模式或 HS 模式下運(yùn)行的引導(dǎo)加載程序、管理程序或通用操作系統(tǒng)；在 HS 模式下運(yùn)行的管理程序；在 VS 模式下運(yùn)行的引導(dǎo)加載程序或通用操作系統(tǒng)。在具體內(nèi)容中還包括支持的 SBI 版本、所需工具鏈、OpenSBI通用庫(kù)代碼執(zhí)行平臺(tái)、構(gòu)建和安裝參考平臺(tái)靜態(tài)庫(kù)和固件、使用時(shí)間戳和編譯器信息構(gòu)建等相關(guān)文檔。Gitee上有明確標(biāo)注，RISC-V SBI 規(guī)范作為一個(gè)獨(dú)立項(xiàng)目由 RISC-V 基金會(huì)在Github上維護(hù)。

RISC-V SBI 規(guī)范的制定和批準(zhǔn)由 Rivos 的 Atish Patra 領(lǐng)導(dǎo)。Rivos為RISC-V初創(chuàng)企業(yè)，該公司團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)者和工程師水平被稱(chēng)為是令人印象深刻的，很多具備大廠(chǎng)的豪華履歷。近日，蘋(píng)果公司專(zhuān)門(mén)起訴Rivos挖走了能接觸到蘋(píng)果公司芯片機(jī)密的工程師，雖然是一個(gè)負(fù)面消息，但是也說(shuō)明Rivos公司人員的水平。

Mark Himelstein指出，“RISC-V SBI為開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)類(lèi)似的關(guān)鍵資源。在所有RISC-V實(shí)現(xiàn)中移植主管模式軟件的能力，本質(zhì)上允許開(kāi)發(fā)者寫(xiě)一次代碼，并在所有地方應(yīng)用。”

UEFI則是將現(xiàn)有的 UEFI 標(biāo)準(zhǔn)引入 RISC-V 平臺(tái)。

UEFI全稱(chēng)為Unified Extensible Firmware Interface，中文名為統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口，定義了計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和平臺(tái)固件之間的接口規(guī)范。UEFI 標(biāo)準(zhǔn)定義了一種可執(zhí)行文件格式，所有的 UEFI 固件都能夠執(zhí)行以這種格式編寫(xiě)的代碼。RISC-V作為開(kāi)源指令集，推行UEFI的好處便會(huì)更加明顯。

Himelstein講到，“UEFI 是任何系統(tǒng)的關(guān)鍵元素，在某些應(yīng)用中，它可能會(huì)取代基本的 BIOS 軟件。”

Zmmul Multiply Only實(shí)現(xiàn)了需要乘法操作而不需要除法的低成本實(shí)現(xiàn)，是RISC-V非特權(quán)規(guī)范的一部分。

能夠看出，這一批新標(biāo)準(zhǔn)一方面提升了RISC-V開(kāi)發(fā)的效率，另一方面也是RISC-V International防止RISC-V碎片化的有效措施。RISC-V是一個(gè)開(kāi)源的指令集，其實(shí)也是一種規(guī)范，如果太過(guò)于雜散，應(yīng)用程序之間的兼容性將大打折扣，不利于RISC-V自身的發(fā)展。目前， RISC-V International 正在努力制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)性規(guī)范，盡可能地減少該架構(gòu)的碎片化問(wèn)題。

據(jù)悉，2021年RISC-V International公布了代表40種擴(kuò)展的16個(gè)規(guī)范，今年的預(yù)期目標(biāo)會(huì)更多，不過(guò)RISC-V International并不會(huì)盲目追求規(guī)范的數(shù)量和發(fā)布速度，將嚴(yán)格遵循討論、開(kāi)發(fā)、公開(kāi)審查、凍結(jié)等標(biāo)準(zhǔn)流程，讓所公布的規(guī)范都能夠提高RISC-V芯片以及相關(guān)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)效率和兼容性。