作者：电子创新网张国斌
4月8日——RISC-V发展如火如荼，今天再添新品！Imagination APXM-6200 CPU是适用于智能、消费和工业应用的性能密集型RISC-V应用处理器。
Imagination Technologies今天官宣正式推出Catapult CPU IP系列的最新产品 Imagination APXM-6200 CPU。这款RISC-V应用处理器具有极高的性能密度、无缝安全性和人工智能（AI）功能，可满足下一代消费和工业设备对计算和智能用户界面的需求。
APXM-6200 CPU 是一款64位按序应用处理器，其双发11级指令流水线可为消费和工业工作负载提供同类产品中最佳的性能密度。客户可根据自己的性能需求选择单核、双核和四核配置，并可通过每核功率控制实现最高系统效率和缓存连贯性。由于支持RISC-V矢量扩展并具有专门针对AI加速器的快速数据耦合，这款处理器能够为AI功能提供助力。
“RISC-V是一个开源指令集，但是我认为要把它理解成是一个非常重要的开放的标准，而不是一个开源CPU，它是一个开放的ISA标准。我们可以把RISC-V想像成是一个论坛，它由一系列的行业领袖带领贡献出他们的一些想法和思维创造最新的指令集架构ISA标准。但它其实并不是由一个实体本身驱动，而是基于各个不同的成员来做相应的贡献，他们都是这个行业的一些领袖，就像下图给大家列出来的。”在媒体沟通会上，Imagination Technologies计算副总裁Shreyas Derashri表示，“RISC-V基金会也是一个非盈利性的组织，地缘政治方面也是非常的中立。RISC-V目前设立于瑞士，所以不会受到互联网地缘政治管辖的这样一些影响。RISC-V是一个现代化的架构，包含了过去30年中的创新、知识技能和对精简指令计算（RISC）架构的理解，它并非是一个全新的架构、而是基于过去30年对RISC CPU架构所提出的进一步提升。它一方面是一个可扩展的架构，另外一方面也可以进一步赋能和催化下一代人工智能和计算机相关应用，所以我们可以把它理解成是计算机领域对于创新发展速度的一个催化剂。”
“我在这边想跟大家最主要分享的一个信息就是我们现在已经身处于RISC-V时代了，不是它是否能够实现或者什么时候能够实现的问题，而是它现在已经在当下发生了，更重要的是看我们这个行业会以多快的速度全面的采用RISC-V！”他总结说。
Imagination为什么拥抱RISC-V？
Shreyas Derashri表示据他观察目前在开发RISC-V CPU的公司中，有超过90%的公司都是初创企业，另外就是这些公司目前并没有办法盈利，而Imagination选择RISC-V 架构有一些独一无二的优势，归纳起来有三个优势：
1.卓越性。
Imagination已经有了30年的发展历史，在进一步开发及交付IP产品和服务方面，有着非常非凡的表现。同时，Imagination的质量在全球是领先的。Imagination是一家全球性的企业，所以Imagination在市场、行业的方方面面都能够获得支持。
2.领导力。
一方面，Imagination在领导RISC-V 标准，同时Imagination是RISE成员， RISC组织就是促进RISC-V软件生态的组织。更重要的一点，Imagination能够去接触到大量专利的组合。当讲到“专利”这一点，Imagination在过去也拥有像MIPS等一些CPU相关专利，让Imagination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。
3.Imagination有能力打造集中化、一体化的体系。
目前基于RISC-V架构的SOC日益增多，说到集成，Imagination有CPU，GPU IP以及AI计算IP，是唯一一家在RISC-V领域能够完全覆盖CPU、GPU和NPU的公司，所以Imagination能够为客户提供非常完整、一体化的IP解决方案。
“除了我们的全球业务和三十年的经验外，还有令我们非常自豪的工程师团队进一步帮助我们驱动企业卓越性。我们CPU 团队拥有数百人，都是有多年CPU设计和验证、建模软件和工具链方面的经验，同时能充分利用我们在物理实现、功能安全和信息安全方面的专业知识。”他强调，“我们的团队已经交付了我们的第一个 RISC-V MCU，该 MCU 已经过硅验证，目前正随着BXS GPU一起发货。该团队并没有止步于此，而是发布了 RTXM 2200，这是一款业界领先的实时CPU，现已授权给多家客户使用。”
为什么对标ARM A53以及行业面临的挑战？
Shreyas Derashri表示据他观察，目前，在物联网、消费和工业应用中，传感器的部署越来越多，这反过来又推动了人工智能的广泛部署。消费和工业市场的另一个趋势是用户体验的复杂性，这也推动了对集成显卡的需求。
看看 RISC-V SoC在消费和工业市场的增长情况，你会发现消费市场预计到 2030 年将达到 84 亿颗，年复合增长率 (CAGR) 为 43.8%。同样，工业市场虽然规模较小，但年复合增长率也达到了 47.5%。所以这是 RISC-V 正在经历的重要市场应用。
而目前消费和工业市场所面临的主要挑战是消费和工业市场对成本非常敏感，但对性能的要求却在不断提高。这些市场的芯片制造商要求在尽可能小的面积内实现最高性能。一些新发布的 CPU，虽然性能不断提高，但代价是需要更大的面积。因此，这些 CPU 的性能密度和效率都有所下降。我将在稍后的幻灯片中分享有关这一趋势的更多数据。
行业面临的第二个挑战是由于系统未集成，内存和带宽的利用率未达到最佳状态。此外，还有客户对 RISC-V 的信心问题。作为一种新的 ISA，RISC-V 遇到了生态系统方面的挑战，尤其是在应用领域。此外，开发 RISC-V 的公司正在将大量创新融入其中，这使得芯片制造商从 ARM 转向 RISC-V 变得更加复杂，因为这需要同时改变硬件和软件。
最后，质量，尤其是开发新型 RISC-V CPU 的初创公司的质量，一直是业界面临的一个关键问题。这些 新开发的CPU 通常没有很好的性能、测试或文档记录，使得这些 CPU 的支持和成功成为一项挑战。
“虽然A53是数年前推出的一款产品，但我个人认为A53还是ARM发布最成功的产品，有广泛的应用，我们今天发布的产品在性能密度相比A53更高，我们今天发布的APXM-6200产品是一个更加当代化的处理器，它采用了矢量扩展指令，展示了当今市场上 RISC-V CPU 所能提供的最佳性能。APXM-6200 也是一种全新的微体系结构，完全由 Imagination 设计。”他解释说，“APXM-6200 具有内置矢量功能，每个内核可进行多达每周期 64 次运算。它还具有加速器并发端口，允许客户将其神经网络加速器与我们的 CPU 集成，用于人工智能用例，特别是密集的人工智能网络。客户可能需要定制加速器，与我们的CPU一起使用。通过加速器并发端口（ACP），我们可以提供更好的整体系统性能。”
他进一步介绍说，APXM-6200 CPU 是ImaginationCatapult系列产品中的第二款CPU产品。APXM-6200是一款应用处理器，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。它是一款 64 位多核 CPU，但它不仅仅是 CPU IP。它汇集了硬件、软件、系统、工具、安全以及整个生态系统软件支持。它是一款在性能和信任度方面都能满足客户期望的 CPU。
APXM-6200具体介绍
Shreyas Derashri表示APXM-6200所体现的就是要解决上述所有挑战， APXM 的四大优势就是性能密度、集成系统带来的性能优势、易于从现有的基于arm的设计中迁移以及符合RISC-V标准配置文件和核准的扩展和指令。
他介绍说，在其面积效率配置中，它比 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。但这还不是全部。
与 ARM 产品 A53、A55 和 A510 相比，APXM 的性能更高。与市场上的其他 ARM 产品相比，APXM 以更小的面积实现了更高的性能，提供了更高的性能密度。
“正如我前面所解释的，对于我们的消费和工业应用客户来说，性能密度是最重要的。这种性能是由我们经验丰富的团队提供的，他们过去曾开发过 ARM 的核心 Cortex 产品，如 A53、A55 和 A510，他们了解调整 CPU 的杠杆在哪里。ARM 的性能趋势正朝着相反的方向发展；如右图所示，新一代 ARM CPU 的性能在不断提高，但性能密度却在下降。业内众所周知，Cortex A510 并不十分成功，而 Cortex A53 仍然是 ARM 最成功的产品之一。与 Cortex A53 相比，我们能够提供超过 2.5 倍的性能密度。”他解释说，“当然，Imagination 的优势还不止于此。我们还是基于 RISC-V 的 SoC 的首选 GPU。但是，当我们构建自己的 CPU 时，我们会为客户提供附加价值。我们的 GPU 软件驱动程序不仅移植到了 RISC-V，而且还针对 APXM6200 进行了优化。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。这也有助于我们的客户提高成本优势，因为他们不必过度指定内存或内部总线结构。”
具他介绍APXM 是一款 64 位 11 级双发 CPU。在配置方面，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。
此外，Imagination 还实现了静态监管域隔离，这类似于TrustZone 的安全解决方案。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Imagination 的 CPU 集成在一起。此外，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。
他总结说，APXM-6200 既可用于功能丰富的消费应用，也可用于工业应用。在右边，他展示了两个系统：一个是功能丰富的系统，最多可包括四个 APXM CPU，加上Imagination 中高端 GPU以及实时 RTXM-2200。此外，还看到Imagination的帧缓冲压缩技术被集成到 SoC 的各个部分。对于受限的物联网和工业应用，Imagination设想在此类用例中使用单核 APXM，并配备入门级 Imagination GPU 和实时 CPU。
安全、设计迁移 以及生态建设
Shreyas Derashri表示Imagination将为 CPU 提供与 TrustZone 同等的安全解决方案，因此客户无需对其硬件基础设施和软件界面进行重大改动。Imagination最近发表了一篇关于我们的安全解决方案的博客，可在此处提供的 URL 上查阅。（Blog.imaginationetch.com/ensuring-integrity-the-role-of-soc-security）。
他表示在当今这个AI加持的互联世界中，安全性对于消费和工业应用至关重要。伴随着 RISC-V 的普及，向成熟安全框架无缝迁移势在必行。APXM-6200采用可与知名成熟安全框架无缝集成的多域隔离解决方案，能够在不影响安全性的情况下轻松导入到SoC设计中。
还有他透露，Imagination正在协调和领导 RISE 的工作，将开放式安全解决方案引入 RISC-V。这项工作包括与解决方案提供商合作，为希望在市场上获得认证应用的客户提供 TEE 认证。
他表示由于 Imagination CPU 随附自己的 Catapult SDK 和 Catapult Studio 扩展，因此迁移非常容易。Imagination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，Imagination还在 SDK 中加入了优化计算库，为您的项目提供助力。Catapult Studio扩展是基于Visual Studio Code的集成开发环境（IDE）。它是世界上首批基于 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
其次，为了便于迁移，Imagination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。RISE 中运行着 48 个主要软件程序，Imagination正在跟踪所有这些程序，特别是 APXM 用例。Imagination正在牵头推动这些程序走向成熟。同时，Imagination也有足够的信心在未来客户的 SoC 上市时，将拥有一个支持 APXM-6200 应用的成熟软件生态系统。
最后，他表示为了建立客户信心，Imagination需要建立一个非常强大的生态系统。为了确保围绕基于 APXM 的产品建立更强大的生态系统支持，Imagination正在实施经核准的配置文件和扩展。APXM-6200 将符合 RVA 22 矢量和矢量加密标准，并将实施最新的批准扩展和指令。
Shreyas Derashri最后总结说Imagination整个CPU产品组合在不断的发展和壮大，在之前推出的实时的CPU RTXM-2200之后，现在又推出了性能更强大的应用处理器APXM-6200，之后Imagination还将推出一个更高性能的乱序CPU，让整个产品组合更为成熟和完整。
“APXM证明了RISC-V架构的潜力，实现了性能和信任的双赢。APXM-6200 通过与我们的 GPU 紧密集成，提供了无与伦比的性能密度和更高的系统性能。经过优化的计算库促进了与人工智能加速器的无缝集成，并支持Linux和安卓系统。”他总结说，“Imagination 是一家可靠的 IP 供应商，拥有无与伦比的 30 年经验。我们拥有世界一流的 CPU 设计团队，能够提供特性良好、经过测试的高质量 CPU IP。APXM-6200 还为从基于 ARM 的系统轻松迁移提供了非常可靠的证明。APXM6200 符合 RISC-V 标准配置和已批准的扩展指令，而且我们在软件生态系统中处于领先地位。我们向市场提供软件就绪的产品。”
