Renesas ออกแบบ CPU RISC-V ตัวแรกที่มีคะแนนถึง 3.27 คะแนนใน CoreMark/Mhz

Renesas เป็นหนึ่งในหลายๆบริษัทที่เป็นสมาชิกของ RISC-V ระหว่างประเทศซึ่งมีสมาชิกเต็มเปี่ยมไปด้วยบริษัทสำคัญๆ เช่น Intel, AMD, NVIDIA, Western Digital, Infineon และยาวนานมาก เป็นต้น บริษัทเหล่านี้ทั้งหมดไม่สนใจที่จะติดตาม ISA สำหรับชิปในอนาคตที่อิงตาม ISA

และนั่นคือตัวอย่างที่ Renesas ทำตาม โดยออกแบบ CPU ใหม่โดยอิงจาก ISA RISC-V 32 บิต (RV32) และนั่นได้บรรลุความสำเร็จครั้งประวัติศาสตร์ โดยเป็นฟีเจอร์แรกที่ได้รับคะแนน 3.27 CoreMark/Mhz ซึ่งหมายถึงมากกว่าประสิทธิภาพที่โดดเด่น

CoreMark/Mhz คืออะไร

คอร์มาร์ค/MHz เป็นหน่วยเมตริกที่ใช้ในการวัดประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์หรือแกนประมวลผลในแง่ของจำนวนการดำเนินการ CoreMark ที่สามารถทำได้ต่อเมกะเฮิรตซ์ (MHz) ของความถี่สัญญาณนาฬิกา CoreMark เป็นเกณฑ์มาตรฐานที่พัฒนาโดย Embedded Microprocessor Benchmark Consortium (EEMBC) และใช้เพื่อประเมินประสิทธิภาพของแกนประมวลผลในระบบฝังตัวและฝังตัว

โดยพื้นฐานแล้ว CoreMark/MHz มอบ การวัดสัมพัทธ์ของประสิทธิภาพการประมวลผลของคอร์ช่วยให้สามารถเปรียบเทียบระหว่างสถาปัตยกรรมและการออกแบบโปรเซสเซอร์ที่แตกต่างกัน ยิ่งค่า CoreMark/MHz สูงเท่าไร คอร์ก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการดำเนินการประมวลผลเท่านั้น

สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่า CoreMark เป็น เกณฑ์มาตรฐานสังเคราะห์ ออกแบบมาเพื่อประเมินประสิทธิภาพในการใช้งานเฉพาะ และผลลัพธ์อาจไม่สะท้อนถึงประสิทธิภาพในการใช้งานจริงได้อย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ แอปพลิเคชันและเวิร์กโหลดที่แตกต่างกันอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน ดังนั้นการพิจารณาเมตริกและสถานการณ์การใช้งานที่หลากหลายจึงเป็นสิ่งสำคัญเมื่อประเมินประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์

ไปถึง 3.27 CoreMark/MHz ก่อน

ดังที่ฉันได้กล่าวไว้ Renesas ได้ประกาศแล้วว่าได้ออกแบบคอร์ CPU RISC-V ซึ่งเป็นคอร์แรกที่ใช้ ISA นี้ คือ ซีพียู 32 บิต, นั่นคือด้วยชุดคำสั่ง RV32 แกน CPU นี้เข้ากันได้กับสภาพแวดล้อมการพัฒนาแบบบูรณาการ (IDE) ของสตูดิโอ e2 ของ Renesas และเข้ากันได้กับ IDE ของบริษัทอื่นอื่นๆ สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ RISC-V ทำให้สิ่งต่าง ๆ ง่ายขึ้นสำหรับนักพัฒนา

จากข้อมูลของ Renesas ซีพียูได้รับประสิทธิภาพที่ 3.27 คอร์มาร์ค/MHzซึ่งเหนือกว่าสถาปัตยกรรม RISC-V ที่คล้ายกันในหมวดหมู่นี้ และยังมีคอร์อื่นๆ ที่มีสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกันอื่นๆ อย่างไรก็ตาม จากหัวข้อของบล็อกนี้ เรารู้สึกตื่นเต้นเป็นพิเศษที่มันเป็นคอร์ RISC-V เนื่องจากเป็น ISA แบบเปิด และกำลังได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ และผู้จำหน่ายไมโครคอนโทรลเลอร์หลายรายได้จัดตั้งพันธมิตรด้านการลงทุนเพื่อเร่งดำเนินการ การพัฒนาผลิตภัณฑ์ RISC-V

ก่อนหน้านี้ Renesas ได้เปิดตัว CPU สองตัวที่พัฒนาโดย แอนดีส เทคโนโลยี คอร์ปเช่นเดียวกับในกรณีของ R9A02G020 ไมโครคอนโทรลเลอร์อย่างง่ายสำหรับการใช้งานเฉพาะ (ASSP หรือผลิตภัณฑ์มาตรฐานเฉพาะแอปพลิเคชัน) สำหรับการควบคุมมอเตอร์ และ R9A06G150 ไมโครคอนโทรลเลอร์ ASSP สำหรับอินเทอร์เฟซเสียง ทั้งคู่ใช้ RISC-V เช่นกัน แต่ ไม่ได้ออกแบบเอง แต่เป็นเรื่องของ MCU

นอกจากนั้น ตอนนี้ Renesas ยังแนะนำครอบครัวนี้อีกด้วย RZ/Five ตระกูลไมโครโปรเซสเซอร์ RISC-V 64 บิต สามารถใช้งาน Linux และ RH850/U2B ซึ่งเป็น System on Chip (SoC) สำหรับรถยนต์ ซึ่งจะช่วยเสริมสินค้าคงคลังของบริษัทตาม RISC-V

ข้อมูลจำเพาะของซีพียู Renesas RISC-V

เป็น ข้อกำหนดทางเทคนิค CPU Renesas RISC-V นี้ควรเน้นสิ่งต่อไปนี้:

CPU Renesas ใหม่ที่ใช้ RISC-V มีความหลากหลายสำหรับแอปพลิเคชันต่างๆ และไม่จำกัดเหมือนในกรณีอื่นๆ ตัวอย่างเช่น สามารถใช้ได้ทั้ง MCU, SoC, ASIC, AASP เป็นต้น มีไว้สำหรับอุตสาหกรรมโดยเฉพาะและแบบฝังหรือบิวท์อิน
ประสิทธิภาพได้รับการปรับให้เหมาะสมอย่างมากในการออกแบบ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงถึงเครื่องหมายเหล่านั้นในเกณฑ์มาตรฐาน CPU นี้สามารถรันชุดคำสั่ง RV32 ได้ตามที่ผมบอก ทั้งส่วนขยายโมดูลาร์ I และ E ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานทั่วไป
นอกจากนี้ยังมีโมดูลหรือส่วนขยาย RISC-V แบบบูรณาการอื่นๆ เช่น M เพื่อปรับปรุงการดำเนินการคูณและการหาร ส่วนขยาย A เพื่อรองรับการเข้าถึงอะตอมมิกสำหรับการทำงานพร้อมกันในระบบที่ใช้ RTOS ส่วนขยาย C ที่ให้ความเข้ากันได้กับคำสั่งบีบอัด 16 บิตเพื่อประหยัดหน่วยความจำ space และ B ซึ่งมีความสามารถในการจัดการบิตขั้นสูง
ในทางกลับกัน ยังมีการดูแลประสิทธิภาพเป็นอย่างดี ไม่ใช่แค่ประสิทธิภาพ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่สิ้นเปลืองน้อย
ระบบ Stack Monitor Register ได้รับการผสานรวมเข้าด้วยกัน ซึ่งป้องกันการโอเวอร์โฟลว์หน่วยความจำสแต็ก ดังนั้น ด้วยการหลีกเลี่ยงการโอเวอร์โฟลว์เหล่านี้ คุณสามารถปรับปรุงความสมบูรณ์ของระบบ ซึ่งจะไม่ล้มเหลวเนื่องจากปัญหาเหล่านี้
นอกจากนี้ยังมี Dynamic Branch Prediction Unit ซึ่งจะปรับปรุงการเรียกใช้โค้ดอีกด้วย
แน่นอนว่ายังมีอินเทอร์เฟซการดีบัก JTAG เพื่อการดีบักที่มีประสิทธิภาพ สมบูรณ์ และรวดเร็ว ทำให้ชีวิตของนักพัฒนาง่ายขึ้นมาก
ในทางกลับกัน ประกอบด้วย ITU หรือ Instruction Tracing Unit เพื่อให้นักพัฒนาได้รับความรู้เชิงลึกเกี่ยวกับพฤติกรรมของระบบ

สภาพแวดล้อมการพัฒนาแบบผสานรวม (IDE) ของ Renesas e2 Studio เป็นเครื่องมือพัฒนาซอฟต์แวร์ที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมและแก้ไขจุดบกพร่องแอปพลิเคชันบนไมโครคอนโทรลเลอร์และไมโครโปรเซสเซอร์ของ Renesas สภาพแวดล้อมการพัฒนานี้มีชุดเครื่องมือครบชุดที่ทำให้การสร้าง พัฒนา และเพิ่มประสิทธิภาพซอฟต์แวร์สำหรับอุปกรณ์ Renesas เป็นเรื่องง่าย และ IDE นี้รวมถึงการรองรับไมโครคอนโทรลเลอร์และไมโครโปรเซสเซอร์ Renesas ที่หลากหลาย ช่วยให้นักพัฒนาทำงานกับผลิตภัณฑ์ได้หลากหลาย นอกจากนี้ยังมีตัวแก้ไขซอร์สโค้ดที่ให้ฟีเจอร์ต่างๆ เช่น การเน้นไวยากรณ์ การเติมข้อความอัตโนมัติ และการนำทางที่ง่ายดายเพื่อทำให้การเขียนและทำความเข้าใจโค้ดง่ายขึ้น เราต้องไม่ลืมเครื่องมือแก้ไขข้อบกพร่องซึ่งอำนวยความสะดวกในกระบวนการแก้ไขข้อบกพร่องโค้ด ช่วยให้นักพัฒนาสามารถตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาดในโปรแกรมของตนได้ นอกจากนี้คุณยังมีระบบการจัดการโครงการเพื่อจัดระเบียบและจัดการโครงการพัฒนาซอฟต์แวร์อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งรวมถึงการกำหนดค่าคอมไพเลอร์ ตัวเชื่อมโยง และเครื่องมืออื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง และรองรับภาษาการเขียนโปรแกรมหลายภาษา เช่น C และ C++ ซึ่งเป็นภาษาที่ใช้กันมากที่สุด

CPU Renesas RISC-V ใหม่ยังเข้ากันได้กับ Renesas e2 สตูดิโอ IDE และด้วย IDE บุคคลที่สามที่หลากหลายเพื่อพัฒนาเครื่องมือสำหรับระบบนิเวศนี้ นอกจากนี้ ชิปที่สร้างขึ้นยังได้รับการทดสอบทั้งในด้านประสิทธิภาพและฟังก์ชัน ดังนั้นคุณจึงได้รับการทดสอบผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ส่วนการเปิดตัวนั้นจะเปิดตัวในปี 2024 ในช่วงต้นๆ ดังนั้นเราจะเห็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้ชิปเหล่านี้ ซึ่งจะน่าสนใจมากและปรากฏการณ์ RISC-V ดูเหมือนจะผ่านพ้นไม่ได้ในโลกของฮาร์ดแวร์ เนื่องจาก Linux ครั้งหนึ่งเคยอยู่ด้านซอฟต์แวร์...