【ITBEAR】隨著生成式人工智能和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的蓬勃興起，對先進RISC-V內(nèi)核IP的需求急劇上升。這一趨勢促使行業(yè)從“先硬件后軟件”的傳統(tǒng)模式，向“以應(yīng)用為主導(dǎo)”的新范式轉(zhuǎn)變，尤其在人工智能領(lǐng)域，大型語言模型發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這種轉(zhuǎn)變使得具備高度可配置指令集架構(gòu)（ISA）的RISC-V備受青睞。
RISC-V的靈活性尤為關(guān)鍵，它允許開發(fā)者根據(jù)特定軟件需求定制指令集，從而優(yōu)化執(zhí)行效率、功耗和帶寬。為滿足日益增長的需求，由新思科技、SiFive等公司構(gòu)成的強大半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)正積極研發(fā)RISC-VIP內(nèi)核。該生態(tài)系統(tǒng)提供了一系列產(chǎn)品，幫助客戶自行構(gòu)建RISC-V實現(xiàn)方案，并通過定制指令集確保特定應(yīng)用實現(xiàn)卓越性能。RISC-V內(nèi)核的微調(diào)和適應(yīng)能力在多個細分市場展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。
盡管人工智能是RISC-V普及的主要驅(qū)動力，但其應(yīng)用已擴展至面向多種不同產(chǎn)品的通用處理器，甚至是64位處理器。在通用處理器市場，RISC-VIP提供商正與老牌廠商展開激烈競爭。這種競爭不僅推動了創(chuàng)新，也為客戶提供了更多處理器IP選項，最終促進了整個行業(yè)的發(fā)展。
SiFive提供了廣泛的RISC-V核心IP產(chǎn)品組合，覆蓋了從簡單的嵌入式微控制器到高端64位應(yīng)用處理器內(nèi)核。SiFive設(shè)計了一個創(chuàng)新開發(fā)環(huán)境，能夠快速制作滿足客戶特定需求的CPU，并為每款CPU開發(fā)了配套編譯器。然而，面對如此龐大而多樣化的產(chǎn)品組合，驗證和軟件確認構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。
SiFive開發(fā)經(jīng)理Rajesh Ramalingam Varadharajan表示，SiFive獨特的設(shè)計方法使我們能夠構(gòu)建出色的RISC-V產(chǎn)品組合，為客戶提供廣泛的產(chǎn)品和選項。客戶的產(chǎn)品質(zhì)量要求很高，因此在確保產(chǎn)品可投入生產(chǎn)方面，我們必須高度重視驗證和確認工作。我們使用FPGA原型驗證進行各種驗證任務(wù)，包括功能驗證、回歸測試和整個軟件堆棧的全面驗證。每個RISC-V IP都在Linux操作系統(tǒng)的真實軟件工作負載下經(jīng)過了大量測試。
為了解決超快速驗證的需求，SiFive選擇了新思科技HAPS原型驗證系統(tǒng)。其市場主力型號HAPS-100 4F配備了四個FPGA，可以獨立配置為一個、兩個或四個FPGA使用，以滿足不同RISC-V IP的驗證需求。目前，SiFive使用了數(shù)十個HAPS-100 4F單元，每個單元包含四個FPGA，每個FPGA每天可以執(zhí)行大約8640億個周期，這意味著SiFive的驗證帶寬達到每天數(shù)萬億個周期。
除了RISC-V內(nèi)核的設(shè)計工作，SiFive還致力于為每個RISC-V架構(gòu)開發(fā)軟件編譯器。他們利用HAPS進行功能驗證、軟件驗證和RISC-V性能認證。在開發(fā)早期階段，雖然基于Imperas技術(shù)的虛擬RISC-V模型在虛擬環(huán)境中運行也很有價值，但編譯軟件開發(fā)階段要求準(zhǔn)確表示CPU，而這只能通過RTL描述來實現(xiàn)。經(jīng)多方面驗證，HAPS原型驗證系統(tǒng)成為了快速執(zhí)行RTL代碼的理想平臺。SiFive廣泛使用HAPS原型驗證系統(tǒng)對其RISC-V內(nèi)核進行全面測試，以滿足Brython、SPEC等CPU基準(zhǔn)測試的要求，確保其性能符合認證標(biāo)準(zhǔn)。
HAPS還支持在編譯期間插入調(diào)試探針。SiFive利用這一功能，在操作系統(tǒng)運行過程中識別和調(diào)試功能故障，通過策略性地部署斷言以在特定事件發(fā)生時觸發(fā)，并捕獲樣本以分析潛在問題。這種方法比使用RTL仿真的速度更快。雖然新思科技VCS等RTL仿真很適合檢測功能錯誤，但對于此場景而言，操作系統(tǒng)啟動時間太長了。HAPS原型驗證系統(tǒng)則可以滿足對執(zhí)行速度的基本要求。
隨著現(xiàn)代軟件應(yīng)用（尤其是人工智能）需求的不斷發(fā)展，對先進的RISC-V內(nèi)核IP和快速芯片驗證解決方案的需求也在增加。RISC-V的靈活性和可配置性使其成為優(yōu)化各種應(yīng)用性能的理想選擇。對于大量不同內(nèi)核的IP驗證和軟件驗證問題，可利用可擴展原型平臺加以解決。憑借超快速表現(xiàn)，新思科技基于FPGA的HAPS平臺幫助SiFive取得了成功，執(zhí)行了數(shù)萬億次驗證周期，實現(xiàn)了高投資回報率。
