思爾芯原型驗(yàn)證助力香山RISC-V處理器迭代加速

2023年10月19日，思爾芯（S2C）宣布北京開源芯片研究院（簡(jiǎn)稱“開芯院”）在其歷代“香山” RISC-V 處理器開發(fā)中采用了思爾芯的芯神瞳 VU19P 原型驗(yàn)證系統(tǒng)，不僅加速了產(chǎn)品迭代，還助力多家企業(yè)基于“香山”開發(fā)各種高端芯片。

RISC-V，作為一種開放的指令集架構(gòu)，已逐漸成為全球處理器開發(fā)的焦點(diǎn)。其中，“香山”被視為 RISC-V 的國(guó)際領(lǐng)先代表，是一款開源高性能RISC-V 處理器核。自 2019 年項(xiàng)目發(fā)布一代“雁棲湖”以來，在 GitHub 這一全球最大的開源項(xiàng)目托管平臺(tái)上，其獲得了超過 4000 個(gè)星標(biāo)（Star）和 551 個(gè)分支（Fork），成為國(guó)際上最受關(guān)注的開源硬件項(xiàng)目之一。

迄今為止，“香山”已經(jīng)成功推出了兩代產(chǎn)品，第三代“昆明湖”正在研發(fā)中。其中，二代“南湖”采用了 14nm 制程技術(shù)。其核心頻率高達(dá) 2 GHz，并獲得了 10/GHz 的 SPECCPU 2006 評(píng)分，綜合性能還超越了 Arm 的 Cortex-A76。已有 18 家業(yè)界領(lǐng)軍企業(yè)正在基于“香山”核進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)，推動(dòng)高端芯片的示范應(yīng)用，以此加速 RISC-V 生態(tài)的建設(shè)和發(fā)展。

為推進(jìn)“香山”項(xiàng)目，思爾芯提供了芯神瞳 VU19P 原型驗(yàn)證系統(tǒng)，一個(gè)可以在真實(shí)硬件上測(cè)試軟件功能和性能的平臺(tái)，使“香山”的軟硬件工程師能夠并行工作，顯著加速進(jìn)程。這一系統(tǒng)兼具靈活性和擴(kuò)展性，滿足各種設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求。開芯院補(bǔ)充道：“由于 RISC-V 的多樣化，客戶在選擇時(shí)要對(duì)不同的 RISC-V 核心進(jìn)行評(píng)估。思爾芯的系統(tǒng)使我們能有效展現(xiàn)處理器性能，順利完成 SPEC 跑分、IO 驗(yàn)證及 BSP 驅(qū)動(dòng)開發(fā)等工作，覆蓋了從硬件設(shè)計(jì)到軟件集成的全生命周期。方便我們的客戶選擇最適合的方案，并助推基于‘香山’核的后續(xù)聯(lián)合研發(fā)?！?/p>

1. SPEC 跑分驗(yàn)證:

在硬件設(shè)計(jì)中，一旦有了原型或早期版本的設(shè)計(jì)，就可以使用 SPEC 基準(zhǔn)測(cè)試進(jìn)行跑分，從而驗(yàn)證預(yù)期的性能是否得到實(shí)現(xiàn)?；谒紶栃镜男旧裢?，“香山”團(tuán)隊(duì)運(yùn)行了 SPEC 基準(zhǔn)測(cè)試，通過結(jié)合顯卡運(yùn)行 Linux 和圖形界面，以直觀地評(píng)估其性能。這為團(tuán)隊(duì)提供了寶貴的反饋，可以據(jù)此進(jìn)行優(yōu)化以達(dá)到或超過預(yù)期的性能標(biāo)準(zhǔn)。目前，第二代“香山”（南湖架構(gòu)）的 SPEC2006 得分為20分，超越了 2018 年的 Arm Cortex-A76。

2. IO 驗(yàn)證:

IO（輸入/輸出）驗(yàn)證是確保芯片與外部環(huán)境（如其他芯片、系統(tǒng)等）之間的通信是正確的和高效的過程。思爾芯的芯神瞳便為“香山”提供了一個(gè)實(shí)際的環(huán)境，用于測(cè)試和驗(yàn)證所有輸入/輸出通信通道。這確保了“香山”與其他硬件組件，如內(nèi)存、存儲(chǔ)和其他接口的完美集成和通信。在整個(gè)驗(yàn)證系統(tǒng)的搭建中，“香山”團(tuán)隊(duì)使用了思爾芯的 PPM、GMAC、PCIe 等子卡和接口，系統(tǒng)整體運(yùn)行速率為 50MHz，各接口按照它們各自的標(biāo)準(zhǔn)頻率與“香山”系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)接。

3. BSP驅(qū)動(dòng)開發(fā):

BSP（Board Support Package）驅(qū)動(dòng)開發(fā)是確保軟硬件順暢交互的關(guān)鍵橋梁。利用原型驗(yàn)證技術(shù)，開發(fā)者可以直接在真實(shí)硬件上進(jìn)行 BSP 的開發(fā)和測(cè)試，保證軟硬件的緊密協(xié)同，從而提高開發(fā)效率和準(zhǔn)確性。隨著“香山”處理器的硬件設(shè)計(jì)在思爾芯原型驗(yàn)證系統(tǒng)上穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)，其軟件團(tuán)隊(duì)立即展開了 BSP 驅(qū)動(dòng)開發(fā)。這不僅讓軟硬件團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了并行開發(fā)，而且確保軟件在真實(shí)硬件環(huán)境中得以優(yōu)化。這種早期介入策略讓軟件團(tuán)隊(duì)更深入地了解硬件特性和限制，為“香山”在最終流片前確保硬件設(shè)計(jì)并加速軟件開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

“香山”無疑是國(guó)際領(lǐng)先的高性能 RISC-V 處理器核。為保持這一地位，選擇合適的合作伙伴對(duì)至關(guān)重要。開芯院表示：“思爾芯的原型驗(yàn)證系統(tǒng)無疑為我們香山項(xiàng)目的成功奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。之所以選擇思爾芯，因?yàn)槲覀兂浞终J(rèn)可他們卓越的技術(shù)和服務(wù)：技術(shù)穩(wěn)定持久，服務(wù)響應(yīng)速度快，產(chǎn)品經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間驗(yàn)證，穩(wěn)定且成熟。這為我們的項(xiàng)目注入了巨大的推動(dòng)力?！?/p>

思爾芯副總裁陳英仁先生對(duì)此也表示：“我們非常高興看到香山成功地應(yīng)用了我們的‘芯神瞳’，加速了產(chǎn)品的迭代，并滿足了廣泛的目標(biāo)市場(chǎng)需求。未來，我們將繼續(xù)與開芯院緊密合作，共同致力于擴(kuò)大 RISC-V 社區(qū)，為推動(dòng) RISC-V 生態(tài)的繁榮和前景不懈努力?！?/p>

審核編輯：劉清