发布新CPU，Imagination进军RISC-V，信心十足

经过十多年的厚积薄发，RISC-V的确已经爆发了。
 
从SHD Group首席分析师Rich Wawrzyniak提供的数据也可以看到，采用RISC-V架构的设备数量正在激增，预计到 2030年将超过160亿，而消费市场是推动这一增长的主要力量。到21世纪20年代末，每五台消费电子设备中就将有一台搭载RISC-V架构的CPU。
 
正因为拥有如此广阔的前景，越来越多的厂商加入了这个赛道。这也导致有从业者告诉笔者，RISC-V赛道已经异常拥挤和内卷的原因。于是，即使是最早一批做RISC架构处理器的厂商，但Imagination Technologies（以下简称Imagination）在宣布进军RISC-V之后，也曾经倍受质疑。
 
然而，Imagination计算部副总裁Shreyas Derashri却信心满满。
 
三十年历史，三大优势
 
按照Imagination所说，公司是一家总部位于英国的公司，致力于打造半导体和软件知识产权（IP），使客户在竞争激烈的全球技术市场中获得足够优势。公司的图形处理器（GPU）、中央处理器（CPU）和人工智能（AI）技术可以实现出众的PPA（功耗、性能和面积）指标、快速的上市时间和更低的总体拥有成本（TCO）。基于Imagination IP的产品被全球数十亿人用于他们的手机、汽车、住宅和工作场所。
 
这些丰富的经验和广泛的布局也是Shreyas Derashri如此有底气的原因。
 
他表示，当前大部分的RISC-V CPU公司都是初创企业。他们目前并没有办法盈利，甚至需要大量及长期投资者的投入来开发出产品。“与他们相比，Imagination拥有卓越性、领导力以及有能力打造集中化、一体化的体系等三大优势。”Shreyas Derashri说。



首先，在卓越性方面；
 
Shreyas Derashri表示，Imagination已经有了30年的发展历史，在进一步的开发及交付IP产品和服务方面都有着非常非凡的表现。同时，公司的质量在全球是领先的。再者，因为Imagination是一家全球性的企业，所以公司在市场、行业的方方面面都能够获得支持，这也是很多初创企业所不具备的。
 
其次看领导力方面；
 
如Shreyas Derashri所说，Imagination不仅在领导RISC-V 标准，公司同时还是RISE成员，这让Imagination有能力和实力推动RISC-V软件生态的组织建设。更重要的一点是，Imagination有大量专利的组合，这让公司在进军RISC-V的时候游刃有余。“我们在过去也拥有像MIPS等一些CPU相关专利，让我们能够使用850个之多的CPU专利的权限，这个在行业当中也是有它的独特性的。”Shreyas Derashri解析说。
 
再看打造集中化和一体化的能力方面；
 
在文章开头，我们强调了Imagination在CPU，GPU IP以及AI计算方面的能力，公司也是业内唯一一家在RISC-V领域能够做到这一点的企业，这也就是为什么Shreyas Derashri说Imagination能够为客户提供非常完整、一体化的IP解决方案的原因。“CPU、GPU和AI在当代的SOC 中占比超过50%。我们提供的集成系统不仅包括硬件 IP，还包括软件库、profilers（剖析器）、调试器和追踪工具，所有这些工具的开发都考虑到了功能安全和信息安全性。”Shreyas Derashri接着说。
 
“最后，Imagination还是一个高度盈利性的企业、有大量的现金储备，也做好了能够进一步的投资RISC-V相关产品和服务的准备，我们未来立志于也有能力为市场打造更为成熟、更为完善的架构。”Shreyas Derashri强调。
 
早在2020年的财报电话会议上，Imagination就对外透露他们将设计 RISC-V CPU 内核。到了2021年12月举办的RISC-V 峰会上，Imagination终于正式对外介绍了 Catapult 系列 RISC-V 内核。
 
据Shreyas Derashri透露，依赖于公司数百人的CPU团队，Imagination已经打造出了领先的RISC-V产品，并交付了公司第一个 RISC-V MCU，该 MCU 已经过硅验证，目前正随着BXS GPU一起发货。但Imagination的团队并没有止步于此，随即发布了一款业界领先的实时CPU RTXM 2200， 并已授权给多家客户使用。值得一提的是，这是Catapult 系列的首款CPU产品。
 
近日，Imagination又带来了公司Catapult 系列的第二款CPU产品——APXM-6200。
 
首款RISC-V应用处理器
 
Shreyas Derashri首先指出，新发布的APXM-6200是公司推出的首个RISC-V应用程序处理器，能够运行Linux和Android等丰富的操作系统，并能运行面向智能消费和工业应用的人工智能应用。
 
众所周知，市场上对RISC-V的质疑点之一就是RISC-V能否脱离RTOS系统，继续往上走。这个担忧一方面来源于RISC-V性能的不确定性，另一方面则是生态系统是否足够成熟。然而从Shreyas Derashri的介绍我们可以看到，Imagination和RISC-V行业似乎已经都已经做好了充分准备。
 
首先，从整个产品的设计上看，APXM 是一款 64 位 11 级双发 CPU，可以在一个SOC 中最多配置四个内核，也可以为客户提供单核和双核配置。128 位矢量单元以高效的方式提供高达每核 64 GOPS的矢量性能。由此可见，性能已经不会成为RISC-V的瓶颈。
 
同时，Imagination还在这个CPU上实现了静态监管域隔离；此外，该CPU具有专用的内核供电控制，自定义的供电控制部分，及cache 配置方案。APXM-6200 还展示了一个隔离并发端口，可将人工智能加速器与我们的 CPU 集成在一起；最后，该CPU 还具有完整的多核调试和追踪架构，以及先进的中断控制架构。
 
“它是一款 64 位多核 CPU，但它不仅仅是 CPU IP，还汇集了硬件、软件、系统、工具、安全以及整个生态系统软件支持。”Shreyas Derashri重申。他表示，作为一款面向功能丰富的消费应用和工业应用市场的应用处理器，Imagination的团队从定义这款产品的时候开始，就希望能够提供一种能够解决所有这些挑战的产品，在性能、成本甚至对RISC-V的不确定性方面给予客户足够的信心。
 
事实证明，APXM-6200 也的确拥有了优越的性能密度。在Imagination团队的帮助下，客户也能够轻易从现有的基于arm的设计中迁移到RISC-V芯片下；当然，集成系统带来的性能优势，以及符合RISC-V标准配置文件和核准的扩展和指令等四大优势也让APXM-6200 增色不少。
 

 
据介绍，在面积效率配置中，APXM-6200 比 ARM Cortex-A53 小约 25%，比 Cortex-A55 小近 40%，约为 Cortex-A510 的三分之一。这种尺寸的缩小本身就降低了客户的芯片成本。但这并不是全部，在与 ARM 的A53、A55 和 A510 相比，APXM-6200 性能更高。数据显示，与Arm最成功产品之一的Cortex A53 相比，APXM-6200 能够提供超过 2.5 倍的性能密度。
 


也是许多读者和笔者一样，在看到这颗新发处理器的对标对象是多年前推出的Arm-Cortex A53之后，不仅会感叹Arm CPU的强大，还会疑惑为何Imagination会打造如此产品。
 
行业从业者告诉笔者，这其实和Arm过去多年打造的强大的生态体系有着莫大的关系。如他所说，Arm过去多年在Neon沉淀的生态太深了，A53是Arm出货量最大最成功的一款处理器核，这也正是Imagination瞄准了这个市场的原因。
 
Shreyas Derashri强调，虽然是一颗对标多年前的处理器产品，但APXM-6200是一个更加当代化的处理器，采用了矢量指令，展示了当今市场上 RISC-V CPU 所能提供的最佳性能，这也让其首先从性能等多个方面，可以直接叫板A53。
 
来到迁移方面，为了帮助客户从现有的基于 ARM 的设计中轻松迁移过来，Imagination将提供移植指南、将 NEON 转换为 RISC-V 矢量的专用工具以及完整的 GPU 加 CPU 集成系统。由于 Imagination CPU 随附自有的Catapult SDK 和 Catapult Studio 扩展，因此迁移非常容易。
 
“我们的 SDK 适用于Microwaves, Red Hat, Linux, 和Windows等多个平台，包括 GCC 和优化的 LLVM 编译器。针对人工智能计算工作负载，我们还在 SDK 中加入了优化计算库，为您的项目提供助力。”Shreyas Derashri说，他进一步指出，Catapult Studio扩展是基于Visual Studio Code的集成开发环境（IDE）。
 
值得一提的是，这是世界上首批基于 Visual Studio Code 的 CPU 设计集成开发环境之一，现在所有 Visual Studio Code 用户都可以使用它的扩展功能。


 
为了便于迁移，Imagination甚至还在 RISE 中开展工作、进行跟踪并领导相关工作，特别是 APXM-6200 所需的软件工作负载。据Shreyas Derashri介绍，RISE 中运行着 48 个主要软件程序，而Imagination正在跟踪所有这些程序，特别是 APXM 用例。“我们正在牵头推动这些程序走向成熟。同时，我们也有足够的信心在未来我们客户的 SoC 上市时，我们将拥有一个支持 APXM-6200 应用的成熟软件生态系统。”Shreyas Derashri说。
 
通过这些简化迁移的动作，Imagination已经打消了客户的一个顾虑。但是，他们并没有止步，而是在CPU 的安全性上投入更多，增强客户的信心。据介绍，Imagination APXM CPU 上的安全解决方案从概念设计开始就与类似Arm TrustZone 等行业标准安全系统配合使用，Imagination还与生态系统合作伙伴合作，提供 TEE 认证。
 
如上所述，和大多数竞争对手不一样，Imagination除了拥有丰富的经验以外，在产品的广度方面，也几乎无人能及。举个例子，Imagination的GPU可能比CPU更为人熟知。事实上，这个发展多年的产品也是基于 RISC-V 的 SoC 的首选，但Imagination依然在继续为客户提供更好的服务。
 
据Shreyas Derashri介绍，在构建自身的 CPU 时，公司会为客户提供附加价值——把GPU 软件驱动程序移植到了 RISC-V，而且还针对 APXM6200 进行优化，使得在将 Imagination 的 Catapult APXM CPU 与 Imagination GPU 结合使用时，客户可将图形总线利用率提高 2 倍，内存流量减少 2 倍，这充分体现了集成系统带来的性能优势。