Arm公司再次重拳反制RISC-V架构,中国芯片厂商们该何去何从

无论X86架构,还是Arm架构,两者有一个共同点,那就是授权可用。当然,授权可用也是英特尔和Arm的护城河。但随着RISC-V正在崛起,Arm明显坐不住了。近日,在Arm公司每年一度的TechCon官方活动上,Arm又一次重拳出击,向业界推出一项全新的功能Arm Custom Instructions,且允许客户在特定的CPU内核引入自定义指令功能,让客户能够编写自己的定制指令来加速特定的用例、嵌入式和物联网应用程序。

面对RISC-V等开源指令集在业界中不断升温,Arm做出此举可以认为是进一步反击完全开放的精简指令集架构RISC-V;此外,Arm也是为自己在未来5年重返上市做准备。

Arm汽车和物联网业务高级总监 Thomas Ensergueix指出,Arm始终有一系列的加速选项,从内存映射架构开始,可以通过总线和当前的神经处理器单元进行连接,使得CPU和加速器可并行运行。但与此同时,客户还可以选择直接连接到CPU的协处理器,总线则成了制约颈。

为了增强硬件与软件设计之间的协同效应,Arm开发出Arm Custom Instructions。ArmCustom Instructions基于这样一个简单的指导原则:CPU是供Arm半导体合作伙伴进行创新的框架。此理念让客户的芯片设计人员把独特的特定应用功能加入Cortex-M33 CPU中,有机会将性能与效率进一步提升。

Arm Custom Instructions通过对CPU进行修改、保留编码空间得以实现,帮助客户设计人员轻易增加客制化数据路径扩展,同时保有既有软件生态系统的完整性。该功能加上既有的协处理器接口,可以让Cortex-M33 CPU利用针对机器学习与人工智能等边缘计算应用场景优化的各类型加速器进行扩展。

如此一来,Arm允许客户创建自己的加速算法,然后直接在CPU上运行,这就等于说客户可以更快地智能集成和快速开发完全集成的自定义CPU指令,而不会产生软件碎片,也不像内存映射解决方案那样并行运行。由于现有CPU功能没有中断,此设置为集成客户工作负载加速提供了更低的成本和风险,并且仍允许客户使用他们所熟悉或已使用的现有标准工具。

该功能会随着2020年初的Cortex-M33内核“上市",同时未来所有基于Arm v8-M指令集的内核都将具备解码、执行自定义指令集的能力,并且,这项功能是免费的,所有客户均可使用。

Arm Cortex-M内核是功耗优化的内核,可与智能手机和个人电脑等应用程序中的Cortex-A性能内核结合使用。该内核还是数十亿个低功率嵌入式、物联网应用程序的主要处理内核,应用领域覆盖烤面包机、冰箱、电机控制、传感器处理等终端设备,占每年数十亿Arm核出货量的绝大部分。

当前,Arm已经与多家厂商合作以支持自定义指令,包括IAR Systems、恩智浦、芯科科技、ST意法半导体等厂商。

事实上,Arm改写自己封闭的护城河,还要从该公司与RISC-V架构的宿命之战说起。

Arm架构过去被称作进阶精简指令集机器(Advanced RISC Machine),都作为精简指令集,RISC-V架构和Arm架构都必然紧盯现有的可携带市场以及未来的智能物联网市场。不过,RISC-V在开源上的优势,在短短的时间内吸引了不少的粉丝。到2019年7月10日,RISC-V基金会共有包括18家白金会员在内的235家会员单位。此会员单位中包含了半导体设计制造公司、系统集成商、设备制造商、军工企业、科研机构、高校等各类组织。

此外,随着中国本土芯片厂商们对RISC-V架构的推崇和拥护,在市场上,RISC-V蚕食Arm架构的力度正在加大。

2018年9月17日,华米科技正式发布全球第一颗智能可穿戴人工智能芯片——黄山1号。黄山1号是全球首款集成人工智能神经网络模块的可穿戴处理器,也是全球首款RISC-V开源指令集可穿戴处理器。

2019年7月25日,阿里平头哥正式发布玄铁910,这是平头哥半导体成立之后发布的第一款产品。玄铁910基于RISC-V的处理器IP核,开发者可以免费下FPGA代码,开展芯片原型设计架构创新。

2019年8月22日,兆易创新GigaDevice正式发布基于RISC-V内核的GD32V系列32位通用MCIJ产品,提供从芯片到程序代码库、开发套件、设计方案等完整工具链支持并持续打造RISC-V开发生态。

另一方面,随着5G、物联网时代的到来,RISC-V前景也被业界普遍看好。Arm客户中,多数在使用Arm的同时也在观望或参与RISC-V项目的开发,这使得Arm不得不对RISC-V进行反制。比如前不久Arm宣布了名为Flexible Access的新授权方案,就允许芯片设计商试用Arm旗下的内核和指令集。而此次在TechCon官方活动上,Arm再次向业界放出重磅炸弹Arm Custom Instructions。

除了对抗日渐壮大的RISC-V队伍,Arm迫不及待为自己贴上开放的标签也被解读为重返上市做准备。据Arm CEO Simon Segars称,Arm仍计划在2023年前重新上市。

2018年,软银CEO孙正义表示,计划让Arm在5年左右的时间里再次上市。2019年6月,孙正义也再次重申了Arm 5年内再次上市的目标。对于成立30多年的Arm来说,开放自定义指令集只是自己重返开放跨出的一步而已。

发布于 2019-10-11

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