淺談海思A2MCU芯片技術(shù)底座

12月16日，在2023年openEuler峰會上，海思宣布了A2MCU和MPU全面支持openEuler。海思A2 是海思針對家電、能源、工業(yè)、汽車等領(lǐng)域推出的全新解決方案，它不僅涵蓋了基于RISC-V的系列化的MCU，還包含了高性能兼容ARM指令集的MPU，以及與之緊密配合并優(yōu)化的操作系統(tǒng)。

海思的A2代表的是兩個A相乘，從而產(chǎn)生指數(shù)級累積效應(yīng)；其中1個A（Application Specific）代表行業(yè)專用，承載了海思以客戶為中心，追求芯片設(shè)計和客戶應(yīng)用場景緊密結(jié)合的理念；另一個A（Artificial Intelligence）代表AI技術(shù)在MCU以及嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用。

由于認(rèn)識到芯片和操作系統(tǒng)深度結(jié)合帶來的價值，海思A2解決方案把從強(qiáng)調(diào)高實時性的MCU到需要高性能實時計算的MPU芯片全面和openEuler進(jìn)行了深度的協(xié)調(diào)和優(yōu)化，因而openEuler和基于openEuler的開源實時操作系統(tǒng)UniProton也成為了海思A2解決方案里重要的組成部分。通過芯片和操作系統(tǒng)在底層的緊密配合，海思A2解決方案可以針對行業(yè)專用化場景進(jìn)行更為深度定制和優(yōu)化，從而挖掘出芯片全部的性能。比如針對工業(yè)控制場景通過對芯片與openEuler實時操作系統(tǒng)進(jìn)行深度適配和優(yōu)化，可以實現(xiàn)極致的工業(yè)級低延時和確定性。

一般情況下，MCU為了保證任務(wù)的高實時性，業(yè)界現(xiàn)有方案大多不使用操作系統(tǒng)，但是這樣由于沒有基本的調(diào)度功能，導(dǎo)致MCU代碼量一旦超過萬行級別，寫代碼的復(fù)雜度和后續(xù)的維護(hù)難度會大幅上升。海思通過和openEuler的聯(lián)合創(chuàng)新，通過在A2MCU和UniProton進(jìn)行深度優(yōu)化，開發(fā)出可以在MCU有限資源上可以運(yùn)行的UniProton+BareMetal（無OS裸跑）混合部署方案，該方案對硬件資源的需求極低，最小4KB RAM和4KB Flash即可運(yùn)行。通過該混合方案的部署，一方面保持了原有高實時性任務(wù)的優(yōu)先級和實時性不受到影響，還可以直接運(yùn)行在BareMetal環(huán)境；同時針對實時性要求不高的任務(wù)，可以通過調(diào)度器進(jìn)行多線程的任務(wù)管理，提供了多線程管理能力，降低了開發(fā)者代碼開發(fā)的復(fù)雜度，同時也可以幫助客戶進(jìn)行更便捷的后期維護(hù)、以及更方便的進(jìn)行應(yīng)用的修改和跨芯片移植。

針對高性能MPU，海思成功的實現(xiàn)了基于openAMP（開放非對稱多處理）的多操作系統(tǒng)框架混合部署，基于該框架，客戶可以在一顆MPU芯片上同時部署多個操作系統(tǒng)實例；比如將海思MPU的4個主處理器分成3+1兩組，通過openAMP的雙系統(tǒng)架構(gòu)，客戶可以把需要生態(tài)應(yīng)用的openEuler非實時系統(tǒng)部署在其中的三個CPU核上，同時把UniProton實時操作系統(tǒng)部署到另外一個核；通過這種方式，客戶可以用一顆芯片上同時實現(xiàn)原有方案中兩顆芯片才能實現(xiàn)的功能，一方面幫助客戶簡化了系統(tǒng)架構(gòu)，節(jié)省了成本，同時也極大的提升了系統(tǒng)的可靠性。海思是業(yè)界首個支持openEuler embedded同構(gòu)、異構(gòu)多核混合部署方案的芯片廠家。

除了和操作系統(tǒng)的深度協(xié)同之外，海思A2解決方案還包含大量其它黑科技，比如資源需求極低到可以在MCU上部署的輕量級嵌入式AI、針對行業(yè)應(yīng)用的高階算法、以及可以針對行業(yè)場景自定義指令集的RISC-V內(nèi)核等，通過這些技術(shù)方向上的探索和創(chuàng)新，海思A2解決方案在MCU以及嵌入式MPU等領(lǐng)域有獨特的差異化優(yōu)勢。

目前海思A2MCU和MPU方案已經(jīng)在多個行業(yè)場景進(jìn)行了部署。比如在家電場景，海思MCU可以實現(xiàn)空調(diào)調(diào)溫階段節(jié)能16%。在工業(yè)運(yùn)動控制場景，海思MPU芯片可以實現(xiàn)在125us運(yùn)動周期控制下，把時間抖動控制在1us以內(nèi)，從而幫助半導(dǎo)體、激光等領(lǐng)域場景實現(xiàn)更更快的任務(wù)處理和更高的確定性。

“中國的芯片創(chuàng)新可以為行業(yè)帶來增值，做大產(chǎn)業(yè)空間，促進(jìn)整個行業(yè)的良性發(fā)展?！焙Ｋ糓CU產(chǎn)品管理部部長李明表示，“海思A2的目標(biāo)是在MCU和嵌入式MPU領(lǐng)域，通過和openEuler操作系統(tǒng)的深度優(yōu)化，指令集定制化以及嵌入式AI等多個方面的創(chuàng)新和整合，助力客戶實現(xiàn)AI時代的行業(yè)引領(lǐng)，帶來更多創(chuàng)新和價值”。

審核編輯：湯梓紅