30.思爾芯S2C RISC-V系統分析及優化 0823.pdf

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1、2023.Q3RISC-V系統分析及優化系統分析及優化陳英仁，副總裁陳英仁，副總裁n彈性的商業模式&豐富的生態l建構自己的RISC-V核或是選廠商（IP/芯片）n自由的擴張指令集l滿足各別市場&應用的定制/優化需求為什么為什么RISC-V那么受歡迎？那么受歡迎？可是選擇會不會太多了些？要怎么評估、選擇和優化呢？開源IP核 Rocket,BOOM,Ri5CY,Ariane,PicoRV32,Piccolo,SCR1,Swerv,Hummingbird,WARP-V,XiangShan,BlackParrot,商用IP核 Alibaba,Andes,Bluespec,Cloudbear,Cobha

2、m,Codasip,Cortus,Imagination,InCore,MIPS,Nuclei,NSITEXE,Semidynamics,SiFive,StarFive,Syntacore,商用芯片 Alibaba,Bouffalo,EdgeQ,Esperanto,Espressif,Gigadevice,LeapFive,Microchip,Mythic,Renesas,Rivos,StarFive,TensTorrent,UntetherAI,WCH,Ventana RISC-V的挑戰的挑戰n碎片化&穩定性l低代價自由授權+廠商自由定義指令會影響標準公版延續和軟件/編譯器生態的向后/向前兼

3、容性n標準細節定義l服務器和手機上定義有很多坑,需要漫長演進nEDA支持lRISC-V的應用實例持續成熟中，稍大型的商用設計都需要大改RTLl需要開發新的IP和適配經典IP加速加速RISC-V發展發展原型驗證原型驗證Prototyping架構配置架構配置/軟件性能評估軟件性能評估&分析分析架構設計架構設計ModelingRISC-V微架構分析微架構分析&優化優化系統系統&應用性能分析應用性能分析硬件仿真硬件仿真Emulation系統整合系統整合&驗證驗證規范符合性測試規范符合性測試l虛擬化應用場景l快速IP建模l多機種+多核分割l豐富的外置應用庫l可擴展邏輯容量l支持ICE/SBA/TBA芯神

4、匠架構探索領域芯神匠架構探索領域航空,飛行控制,通信軟件無線電網絡構建,仲裁,流控制車用網絡構建，功能安全，ECU選擇SoC,FPGA,switch,TPU算法類,SSD,HDD,HPC,NAS,多媒體服務器SoC SpecificationCoreRTOSInterfaceAI/CCNNetwork數量、大小等折中設計數量、大小等折中設計HW-SW 分配分配參數調整參數調整需求需求軟件軟件Performance TuningSystem SpecificationIP和內核的數量和類型和內核的數量和類型的選擇的選擇根據需求進行優化根據需求進行優化已有架已有架構模塊構模塊Optimized A

5、rchitecture 硬件設計 軟件設計 性能評估 功耗測量 功能安全分析/故障注入運用運用Genesis進行進行RSIC-V微架構建模微架構建模Hybrid ProcessorMicroarc Processor 可配置的pipeline、Cache層級，執行單元數量和buffer大小 可配置的執行單元數量和緩沖區大小 可配置每條指令的大小 用于周期準確的緩存和內存分析 指定指令列表和每個指令的延遲時間的ISA文件 支持Load/Store緩存訪問 可以觀察到由于緩存訪問延遲，執行buffer溢出，重新排序buffer溢出造成的pipeline stall 支持功率計算每個執行單元統計，s

6、tall percentages,buffer 占用情況 Cache,Bus和Memory stats hit ratio,throughput,latency,寫回數量等處理器性能評估仿真結果仿真結果 實現了市場上可用的處理器內核的微架構行為，來構造微架構模型?？梢栽谖⒓軜嫾墑e添加自定義邏輯 作為IP 模塊的形式來模擬市場上處理器內核的行為 用戶可以更新提供的參數來測試不同的配置芯神瞳芯神瞳 原型驗證解決方案原型驗證解決方案模擬芯片真實使用環境和運行原型驗證系統開發軟件開發軟件軟件代碼軟件代碼迭代驗證編譯調試調試運行運行芯片設計代碼芯片設計代碼 RISC-V配置評估配置評估:周周期精期精確性

7、能分析確性能分析l桌面級原型驗證系統l一體化設計，使用便捷l14M318M ASIC gates邏輯系統邏輯系統LSn多核分割案例nAXI Chip-to-Chip分割案例n網絡/SD卡下載不同硬件配置n網絡/PCIe下載軟件至DDR4n內建調試lUART/虛擬UARTl網絡-based AXI transactorn原型驗證云l企業級高密原型l可級聯，適用于大規模部署l232M392M ASIC gates邏輯矩陣邏輯矩陣LX香山圖形系統驗證香山圖形系統驗證n思爾芯的原型驗證系統具備驗證運行Linux圖形操作系統能力n結合思爾芯的分割技術，使得可驗證設計的規模幾乎沒有瓶頸軟件軟件nCPU+G

8、PU的系統構架，能非常容易地在思爾芯的平臺上實現n通過高速PCIe和其他接口的擴展，使得可用外設極為豐富易用XiangshanCPU CoreRAM CtrlRoot ComplexPeripheralsPCIe-USBGPU硬件硬件基于思爾芯基于思爾芯VU19P平臺平臺芯神鼎芯神鼎 硬件仿真系統硬件仿真系統快速自動編譯流程快速自動編譯流程可擴展大容量可擴展大容量MHz級仿真加速級仿真加速設計容量2.5-20億門全自動流程，用戶“零”干預多種仿真驗證模式多種仿真驗證模式強大調試能力強大調試能力豐富的豐富的VIP庫庫靈活探針，信號全可視支持TBA、ICE、QEMU等最大運行頻率可達2MHz支持AHB、AXI、DDR、ETH等擁有多項自主知識產權核心技術擁有多項自主知識產權核心技術系統整合系統整合&規范符合性測試規范符合性測試成就每一個芯夢想成就每一個芯夢想