幼序 : 此次 RISC-V 凯旋陈设于 FPGA 的两大紧急旨趣 : 果壳 NutShell RISC-V 管造器正在 Intel FPGA 上首度对接以及告终表设功效的相干利用 ; 海云捷迅正在 RISC-V 界限自决研发从零到一的打破以及为连续研发积聚了贵重履历。

　　RISC-V 资爆发态一经进入敏捷繁荣期 , 跟着大方的公司进入到 RISC-V 本领界限 , 基于 RISC-V 架构的芯片也如雨后春笋般涌入市集。能够预念的是 ,RISC-V 的期间正正在到来。

　　当下的芯片市集 , 以 x86、MIPS、ARM、RISC-V 四种主流指令集 / 芯片架构为主 , 个中最为常见仍旧 x86 以及 ARM。正在 AI 高潮的胀舞下 ,RISC-V 近年来正正在飞速繁荣 , 其动作一种全新的、纯粹且开源免费的指令集架构则是告终打破节造的最佳采取。

　　RISC-V 管造器和 FPGA 的生态处境异常完婚 ,RISC-V 的展现正巧给 FPGA 新的采取和繁荣倾向 , 囊括 SoC FPGA 繁荣、告终软硬件都可编程以及拓宽 FPGA 利用界限 , 其必将会正在 SoC FPGA 生态内里阐明紧急效用。

　　正在此后台下 , 以及正在中国科学院阴谋本领筹议所的肆意援下属 , 英特尔 FPGA 中国立异核心运营方重庆海云捷迅科技有限公司不懈攻合 , 于 2021 年 9 月告终了 RISC-V 管造器正在 FPGA 上的凯旋陈设 , 并确切统造其表设功效 , 踏出了正在 RISC-V+FPGA 繁荣道道上的第一步。

　　选用的 RISC-V 管造器是由中国科学院大学与中国科学院阴谋本领筹议所颁发的首期 平生一芯 预备成就 - 果壳 NutShell 管造器。果壳管造器是利用 Chisel 讲话模仿化策画的 , 基于 RISC-V RV64 绽放指令集的依序单发射管造器告终。

　　果壳 NutShell 管造器基于 9 级流水线依序策画。存储体系方面 , 果壳 NutShell 管造器包罗一级指令缓存和数据缓存及可选的二级缓存。管造器通过 AXI4 总线与表界相连。果壳 NutShell 管造器援手 M、S、U 三个特权级 , 援手 I、M、A、C、Zicsr 与 Zifencei 指令扩展 , 援手内情所在转换 , 包罗页表缓冲 ( TLB ) 以加快所在转换进程 , 援手 Sv39 分页计划。

　　果壳 NutShell 管造器的策画由三局部构成 : 刻意分支预测和取指的前端 ( Front-end ) , 刻意实施指令的实施引擎 ( Execution Engine, 也称后端 Back-end ) , 以及用于访存操作的访存单位 ( LSU ) 。前端竣事取指与译码操作后会将指令安插正在译码缓冲区中。后端从译码缓冲区中读出指令并依序实施。访存单位动作一个功效单位 ( FU ) 包罗正在后端流水线中。统造逻辑散布正在流水线的各个局部。

　　选用的 FPGA 芯片是由 Intel 颁发的一款正在简单芯片上集成了双核的 ARM Cortex-A9 管造器和 FPGA 逻辑资源的 SoC 芯片 -Cyclone V SoC FPGA 芯片。该芯片相较于守旧的简单 ARM 管造器或 FPGA 芯片 , 既具有了 ARM 管造器灵巧高效的数据运算和事宜管造才干 , 同时又集成了 FPGA 的高速并行管造上风。

　　别的 , 搭载 Cyclone V SoC FPGA 芯片的硬件平台是由重庆海云捷迅科技有限公司自决研发的 AIGO_C5MB Development Kit。平台采用中央板加扩展板的办法 , 利便用户对中央板的二次拓荒欺骗。中央板以 Cyclone V SoC 芯片为中央 , 芯片不但仅将双核 Cortex-A9 嵌入式内核与 FPGA 可编程逻辑相团结 , 还拥有与高职能、低功耗管造器体系相团结的强壮的可从头设备才干。Intel SoC 集成了一个基于 ARM 的 HPS, 该体系由管造器、表设和内存接口构成 , 并通过一个高带宽的互联搜集与 FPGA 组织实行无缝联贯。别的 , 中央板上搭载高速芯片、千兆以太 PHY 以及 USB2.0 PHY。其扩展板则是为用户供给了丰厚的表设接口。能够餍足用户百般高速数据相易、数据存储、视频传输管造以及工业统造的需求。为高速数据传输和相易、数据管造的前期验证和后期利用供给了或许 , 也为高校的拓荒教学、工程师的深度拓荒等供给了实用性。

　　竣事架构适配、硬件平台搭修以及相干代码编写后 , 可确切统造串口表设打印如下消息。

　　重庆海云捷迅科技有限公司将连续和中国科学院阴谋本领筹议因此及香山本领团队张开互帮 , 告终与高职能开源 RISC-V 管造器 香山 的对接以及相干功效的利用。重庆海云捷迅科技有限公司将连续正在 RISC-V 界限阐明紧急效用以及正在自决可控之道中砥砺前行。

　　彭诗翰 , 重庆海云捷迅科技有限公司 -FPGA 工程师。美国佛蒙特大学电子电气工程及数学双学士学位、美国东北大学电子电气与电脑工程硕士学位。具备增光的项目料理才干 , 且熟知 FPGA 异构阴谋、人为智能等相干本领 , 通晓 Arduino、Matlab 的实品行使。