讓我們談談將 RISC-V 整合到工業產品線開發流程中。這里的關鍵信息是，軟件工程師可以更早、更頻繁地進行創新，并為硬件設計團隊提出更具體的核心要求。如果你曾經做過基于 Linux 的設計，你應該熟悉這個過程，因為有很多相似之處。同時，硬件工程師利用開源 RISC-V 實施，可以在創新和協作方面領先一步，并參與開放社區。

圖1

如圖所示，傳統的硬件/軟件協同設計模型在劃分階段后硬件和軟件設計并行向前發展。雖然這是“完美世界”的場景，但現實情況是硬件通常驅動設計的大部分定義，而軟件則支持硬件定義的內容。雖然這種情況多年來有所改善，并且軟件對整體定義的貢獻比過去更大，但它仍然是一個以硬件為主的模型。

像所有模型一樣，最終您必須從概念到實際實施，并且必須以具有成本效益的方式進行。因此，大多數組織實施產品開發模型來管理此過程，例如 NXP 顯示的模型，其中硬件和軟件開發階段大部分與幾個已定義的正式里程碑并行運行。

美中不足的地方在于，硬件和軟件開發人員通常是從不同的地方裁減出來的。對于每個學科來說，完美的解決方案看起來都非常不同，而性能方面的考慮往往會迫使做出對軟件人員不友好的決策。一種潛在的解決方案是，在做出這些決定時，硬件開發人員應該考慮如何讓軟件團隊更輕松，即幫助他們利用已知的范例。

在 NXP，軟件團隊驅動下一代物聯網系統的編程模型，這是定義算法和數據結構表達的底層計算系統的抽象。這有助于彌合底層硬件架構與應用程序開發人員的軟件支持層之間的差距。它將包括操作系統以及可以通過硬件實現改進的功能，例如低級中斷、內存管理和時鐘支持。例如，對于具有連接性的嵌入式處理器，軟件團隊提供與硬件設計團隊緊密架構的 PHY 和 MAC 層堆棧的輸入，以實現高效的 SoC 設計。

當您查看當前設計所投入的資源（資源等于人）時，很明顯軟件開始主導嵌入式設計的成本。因此，軟件團隊需要在決策中擁有更大的發言權。

圖 3

圖 3 顯示了一個更現實的設計流程，其中硬件設計在軟件之前開始，為軟件團隊提供了一些關于它需要支持什么的定義。不幸的是，這最終會導致更長的軟件設計時間。

圖 4

如圖 4 所示，可以通過使用 Zebu 和仿真等快速仿真技術在流程的早期開始，采用“左移”方法進行軟件開發。因此，圖 3 中的過程圖已經演變，現在顯示軟件開始更早，結束更早。

RISC-V 編程模型由創建機器抽象視圖的語言和庫組成。關于控制你需要問的問題是”

并行性是如何產生的？

如何強制執行依賴項（排序）？

對于數據，它是：

數據可以共享還是全部私有？

如何訪問共享數據或傳輸私有數據？

對于同步：

可以使用哪些操作來協調并行性？

什么是原子（不可分割）操作？

使用 Chisel 硬件設計工具等工具和 RISC-V 等開放式 ISA 實現，軟件團隊可以在流程的早期開始探索，使用關鍵軟件算法和應用程序，設計可以有效執行這些關鍵軟件應用程序的專用 RISC-V 內核。 這尤其適用于系統定義和軟件系統建模。

在處理系統定義和軟件系統建模時，軟件工程師使用類似于 C/C++ 程序或 Matlab 模型的模型以及一組性能要求。然后，Chisel 用于設計探索。

一旦團隊獲得了擴展 RISC-V 架構所需的指令，它們就會作為新指令的定義傳遞出去，最終生成編程模型。這就是發送回硬件團隊進行實施和優化的內容。

一個重要的問題是 RISC-V 是否可以“足夠開放”以類似于 Linux 模型的方式運行。如果你看看 Linux 的早期以及它是如何開始流行的，那么如果它確實以這種方式發生，那將是對行業有利的。在嵌入式領域，Linux 項目的數量大約增長了 50%。大約 80% 的用戶使用操作系統的免費版本。

RISC-V要取得成功，必須堅持這四個“自由”：

出于任何目的運行軟件的自由。

研究軟件如何工作的自由，并對其進行更改以使其按照您的意愿行事。訪問源代碼是一個先決條件。

重新分發副本的自由，以便您可以幫助您的鄰居。

將修改后的版本的副本分發給他人的自由。

關鍵信息是嵌入式軟件工程師將在定義 SoC 架構，特別是編程模型和系統優化方面發揮更大的作用。開源 RISC-V 實現將允許更多的軟件驅動硬件。生態系統對于 RISC-V 的成功至關重要。

審核編輯：郭婷