AIoT技術(shù)挑戰(zhàn)與RISC-V-處理器機(jī)遇-202007

AIOT技術(shù)挑戰(zhàn)與RISC-V處理器機(jī)AIOTtechnicalchallengesandRISC-Vprocessor講者：何小慶/Allan2020年/72講2講座內(nèi) AIOT時(shí)代嵌入式技術(shù)的挑 RISC-V架構(gòu)、SoC和平臺技 RISC-V處理器生態(tài)和AIOT開 33AIOTAIOT擁抱擁抱AI信已是當(dāng)今電子信息企業(yè)的、醫(yī)院、教室等現(xiàn)實(shí)場景中發(fā)揮作，嵌入式系統(tǒng)將與AI“三要素”–算、數(shù)據(jù)、算法合作找到合適解決方

嵌嵌入式系統(tǒng)展PAGE5PAGE5AIOTAIOT–萬物互聯(lián)到萬物智什么是AIOT?市場層面看：AIOT是AI技術(shù)與IoT技術(shù)層面看：AIOT是把AI技術(shù)嵌入到IOTAIOT的典型應(yīng)用AIOT時(shí)代的技術(shù)挑AIOT系統(tǒng)融入了“人”，人機(jī)交互走向人機(jī)融功能安全更加重信息安全依然重“物”從傳統(tǒng)封閉系統(tǒng)走向開放互聯(lián)網(wǎng)世封閉系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和確定性如何在開放系統(tǒng)中實(shí)AIOT是在AI技術(shù)在IoT實(shí)現(xiàn)-邊緣計(jì)算AIOT≠AI+IOT,是人、機(jī)、物高度融合的物AIAI芯片AIOT系統(tǒng)的靈操作系統(tǒng)：AIOT基自動駕駛驅(qū)動-功能安全認(rèn)證聯(lián)網(wǎng)時(shí)代信息安全-形勢嚴(yán)峻實(shí)時(shí)性和確定性（低延時(shí)體系架構(gòu)可伸支撐硬件發(fā)展-多核、異構(gòu)、AI和內(nèi)核技術(shù)（微內(nèi)核和宏內(nèi)核并存Linux和AGL（AutomotiveGrade規(guī)模應(yīng)用需要虛擬化和容器技新一代的編譯技

安全：為AIOT保駕護(hù)9IOTIOT系統(tǒng)安全的目系統(tǒng)功能安全應(yīng)受到重視，以避免安全工安全工具、軟件和服DIOT安全架構(gòu)關(guān)鍵技安全引導(dǎo)和升級技CA安全通信技A安全通信技BRISC-VRISC-V架構(gòu)、SoC什什么是RISC-VRISC-V是一種開源指令集架構(gòu)，它不是一款CPU芯一個(gè)CPU支持的指令和指令編碼就是這個(gè)CPU的指集（稱為-指令集在軟件和硬件設(shè)計(jì)者之間提供了一個(gè)接口。不同的CPU家族：X6、werC和ARM，都有不同的ISA，CV是其中唯一的開源ISARISC-V起源于加州大學(xué)伯克利分校，采用開源BSD授權(quán),任何企業(yè)、高校和個(gè)人都可以遵循RISC-V架構(gòu)指AndrewWaterman（右）YunsupLee（左KrsteAsanovic教授（AndrewWaterman（右）YunsupLee（左KrsteAsanovic教授（）RISC-VRISC-V的發(fā)展歷MS，SARC和x6的研究項(xiàng)目之后，年加州大學(xué)伯克的架構(gòu)小組選擇IS進(jìn)行下一個(gè)研究項(xiàng)目當(dāng)時(shí)項(xiàng)目評估，顯而易見的選擇：x86和結(jié)論：x86-復(fù)雜和IP問題；ARM-復(fù)雜和IP問題，2010年時(shí)候沒有642010年夏季啟動了3個(gè)月項(xiàng)目目標(biāo)開發(fā)純凈版設(shè)計(jì)師AndrewWatermanYunsupLeeDavidPattersonKrste四年后，2014年5月，發(fā)布了基本用戶規(guī)范-在此過程中有許多流片和一些論名稱RISC-V（發(fā)音為“risk-five”）代表第五代伯克利RISC-The-TheRISC-VInstructionSetManualVolumeII:PrivilegedRISC-VRISC-V指令集介RISC-V的指令集是模塊化的組織方式，每個(gè)模塊使用一個(gè)英文字母來表RISC-VI模塊包括//C，比如MAC-TheRISC-VInstructionSetManualVolumeI:Unprivileged開開源的RISC-V架構(gòu)處理器核Rocket伯克利開發(fā)，經(jīng)典的RV64設(shè)Zero-蘇黎世理工，經(jīng)典的RV32設(shè)蘇黎世理工，可配置成RV32E，面向的是超低功耗、超小面積的場由CliffordWolf開發(fā)RISC-VCore，重點(diǎn)在于追求面積和頻率的優(yōu)伯克利開發(fā)，與RocketCore不同的是，BOOMCore面向更高的性中國有蜂鳥E200和WuJian100開源項(xiàng)商商業(yè)RISC-V處理器核（IPCoreSiFive（賽昉科技-E31/34,S51/54,U54/54-MCAndes（臺灣晶芯科技-AX25,A25,芯來科-N200/300/600/900,平頭哥T-XuanTieC910，XuanTieSCR1Syntacore公司使用Verilog設(shè)計(jì)的一款極低功耗開源RISC-處理器商業(yè)IP司有自己IPCore發(fā)平臺開源開源RISC-V處理器SoC平臺ETHZurichCore：RI5CY,Zero-CoreRocket基于Chisel語言開發(fā)的開源SoCCore:RocketFreedomE310-SiFive的RV32FrdomE310Feomevrhe的子系列E30是MC，處理器Coe是E31,RVAC0既有e還有工程樣片

蜂鳥E200-芯來科技胡振波開源項(xiàng)國內(nèi)知名度非常高的開源軟核開開源RISC-V嵌入式處理器（SoC商商業(yè)RISC-V嵌入式處理器兆易開發(fā)基于芯來Bumblebee大黃蜂核（RV32IMAC）芯KendryteK210包含RISC-V64位雙核CPU（Rocketcore），每個(gè)核心內(nèi)置獨(dú)立FPU,是一個(gè)典型AIOTSoCNXP集成了4個(gè)cores:RISC-VRI5CYcore,RISC-VZERO-core,ARMCortexM4core和ARMCortex-M0+低成核RISC-VSoCFPGA，464-bitRV64GCRISC-cores可運(yùn)行Linux,一個(gè)單核RV64IMAC做real-time任CoreCorePlatform和SoC軟核和SoC芯片的選芯片設(shè)計(jì)者可選擇RISC-VCore和SoCPlatform構(gòu)建自己的芯比如使用PULPino平臺開發(fā)SoC芯片，內(nèi)核使用RI5CY,Zero-嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)者可以使用RISC-VSoC芯比如，選擇GD32VF103系列上性價(jià)比或許優(yōu)于ARMCM3芯片，開發(fā)板有5種以高校和研究機(jī)構(gòu)可以選擇開源RISC-VCore或者SoC軟核在FPGA平臺上進(jìn)行計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)、OS和編譯技術(shù)教學(xué)和研究工作比如，ArtyFPGA開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)一個(gè)SiFive開源FreeedomMCU并有相應(yīng)軟件工具鏈支比如，T-HeadFPGA平臺實(shí)現(xiàn)一個(gè)開源wujian100MCU開RISC-VRISC-V處理器生態(tài)和AIOTRISC-V為RISC-V為AIOT嵌入式開發(fā)帶來什么RISC-V最大的優(yōu)勢是開源和免開源是新的經(jīng)濟(jì)方式，是成功的商業(yè)之道，學(xué)習(xí)最好的ISA開源意味著開發(fā)者可以針對特定應(yīng)用場景，創(chuàng)造自己的芯片架免費(fèi)可以降低入門的門檻，讓草根開發(fā)者進(jìn)入芯片設(shè)RISC-V第二個(gè)優(yōu)勢是簡單和靈基礎(chǔ)的指令集有50條，模塊化的4個(gè)基本指令集讓設(shè)計(jì)者開發(fā)出很簡化RISC-VCPU，功耗可以很小，代碼密度低，覆蓋51-ARMA系列處理RISC-V第三個(gè)優(yōu)勢是高效和安通過預(yù)留編碼空間和用戶指令支持?jǐn)U展的指令RISC-VRISC-V嵌入式軟件生開源GNU工具鏈支持RISC-VriscvgccGCC譯-riscvbinutils二進(jìn)制工具接編器riscvgdbGDB試工具OpenOCD–運(yùn)行于PC上的開源調(diào)試軟件，控制JTAG可以將它理解為一種GDB如SiFiveFreedomStudioAndesSight和NucleiStudioSEGGERJLINKProbeEmbeddedStudioRISC-VIAR-IAREmbeddedWorkbenchforRISC-Embedded-FreeRTOS、ZephyrOS、ThreadX、μC/OS、RT-Thread、HuaweiLiteOS、SylixRISC-V指RISC-V指令集擴(kuò)展概RISC-VISAISA具有可根據(jù)需要啟用或禁用的幾組指令（ISA擴(kuò)展），其中一組很特殊，它沒有預(yù)定義的指令，設(shè)計(jì)人員可以為他們想要加速應(yīng)用程序添加所需的任何指RISC-VRISC-V架構(gòu)AIOT應(yīng)KendryteK210集成了機(jī)器視覺和機(jī)器聽KendryteK210定位于AI與IoT市場SoC，同時(shí)是使用非常方便的K210是雙RV64GCCore,MAFD指令標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)KPU、可以對人臉或物體進(jìn)行實(shí)時(shí)FFT加速器是用硬件的方式來實(shí)SHA256加速器是SHA-256的計(jì)算單結(jié)結(jié)許多新RISC-V芯片是針對AIoT應(yīng)用型RISC-V將與ARM同行發(fā)展，一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)使用ARM和RISC-嵌入式系統(tǒng)將迎接RISC-V時(shí)代，IOT和AIOT產(chǎn)品開發(fā)是未來熱RISC-V非常適合高校電子信息相關(guān)研究項(xiàng)目和教育課程，一種全新開源硬模式，構(gòu)建當(dāng)今社會不可多得的合作創(chuàng)新環(huán)境“Terearenoserioustechnic