ASIP 與 RISC-V 的高度適配

專用指令集處理器（ASIP）是一種定制化指令集的處理芯片，它為某個或某一類應用而專門設計，通過權衡速度、功耗、成本、靈活性等多個方面，開發(fā)者可以定制 ASIP 以達到最佳平衡點。與通用處理器相比，ASIP 計算效率更高，與固定功能的 RTL 設計相比，ASIP 靈活性更高，因此對于高度定制化的應用來說，ASIP 是不二選擇，其定制化架構可高效滿足各種特定應用的性能需求，例如無線基帶處理、圖像信號處理、音頻管理以及人工智能等。

ASIP 擁有以下幾個關鍵優(yōu)勢：

通過架構定制化和指令級，數(shù)據(jù)級以及任務級的并行化來提升性能

通過上述特性以及功耗優(yōu)化的 RTL 生成和內核電源門控，降低功耗

流片后仍具有可編程性，因此可滿足不斷變化的需求而無需重新設計，且可提供從 C 語言到芯片的快速算法映射，并可輕松調試

RISC-V 架構最顯著的特點是其高度的靈活性和可擴展性，這使其成為 AI 計算的理想選擇。RISC-V 允許開發(fā)者根據(jù)特定應用需求添加定制化指令集擴展，這一特性在 AI 領域尤為重要，因為不同類型的 AI 模型（如 CNN、Transformer 等）對計算模式有不同的需求。

RISC-V 架構指令集的擴展分為兩大類：一個是標準擴展（Standard Extensions）：如整數(shù)（I）、壓縮（C）、浮點（F/D）等，由 RISC-V 基金會維護，需經過標準流程審核。另一個是定制擴展（Custom Extensions）：由設計團隊根據(jù)特定應用自定義開發(fā)，能夠融合多條基礎指令，生成一條高效復合指令，從而在保持精簡架構理念的同時實現(xiàn)高性能或低功耗。這種“模塊化、可裁剪、可定制”的架構哲學使得 RISC-V 架構極其適用于應用特定處理器（ASIP）的開發(fā)場景。

新思科技 ASIP Designer——助力開發(fā)者快速構建 RISC-V 處理器

RISC-V 的擴展和開發(fā)設計不僅依賴設計思想，更需要強有力的 EDA 工具支持。新思科技作為全球 EDA 領域的領導者，為開發(fā)者提供專用指令集處理器設計工具——ASIP Designer。ASIP Designer 是一個工具套件，使 SoC 團隊能夠輕松實現(xiàn) ASIP 設計。其關鍵功能包括：

通過“Compiler-in-the-Loop”和“Synthesis-in-the-Loop”的方法，快速探索架構

自動生成高效的基于 C/C++ 編譯器的軟件開發(fā)工具包，能夠自動適應每次架構更改

自動生成功耗和面積優(yōu)化的可綜合 RTL

ASIP Designer 讓開發(fā)者使用 nML 語言進行建模，對處理器進行結構性描述，便于快速建模和架構（包括指令集和微架構）修改。基于這種高級描述，ASIP Designer 能夠自動配置出一套 SDK，其中包含一個周期精確指令集仿真器、匯編器、鏈接器、調試器和 C/C ++ 編譯器。該 SDK 的即時可用性使得開發(fā)者能夠快速編譯并運行其專有的 C 應用程序代碼，以便確定性能。這種“Compiler-in-the-Loop”的方法是高效探索架構優(yōu)化方向的關鍵因素。開發(fā)者可以從 ASIP Designer 提供的眾多設計示例中的某一個開始入手?；谝惶缀唵蔚臉肆刻幚砥骷軜嫞_發(fā)者通過添加數(shù)據(jù)級并行（SIMD）和專用指令來進行各種定制。這些專用指令為標量及矢量執(zhí)行單元提供了專門的位運算和算術運算（例如定點運算），而且還定制了專用的數(shù)據(jù)通路，以實現(xiàn)性能和效率的最大化。由此產生的架構完全采用 C 語言編程，從而使得軟件開發(fā)人員能夠輕松利用該 ASIP 的架構優(yōu)化的特點，開發(fā)軟件代碼。同時，ASIP Designer 與新思科技其他 EDA 工具可完全互操作，這一工具鏈極大提升了處理器從概念到原型的開發(fā)效率，尤其適用于快速迭代、資源受限的芯片項目。

新思科技 ASIP Designer 為開發(fā)者提供廣泛的 RISC-V ISA 處理器模型，作為開發(fā)者定制設計的起點，工具中提供 12 個可直接使用的示例模型源代碼，比如基于 ISA RV64IM、ISA RV32IM ，分別擁有多個 32 位和 64 位數(shù)據(jù)通路的整數(shù)模型 Trvp 和基于 ISA RV32IMZfinx 的浮點模型 Trv32pf。開發(fā)者利用 ASIP Designer，可快速構建自己的優(yōu)化 RISC-V 處理器，加速項目進度。

面向未來，持續(xù)推動 RISC-V 生態(tài)繁榮

在數(shù)據(jù)驅動與邊緣智能爆發(fā)的時代背景下，如何通過定制擴展釋放 RISC-V 的潛力，已經成為產業(yè)關注的焦點。新思科技持續(xù)開拓創(chuàng)新，攜手生態(tài)合作伙伴，深耕 RISC-V 領域，積極探索發(fā)展路徑：

利用定制擴展實現(xiàn)差異化競爭力；

通過 SIMD 等架構形式應對高并行需求；

借助新思科技 ASIP Designer 等設計工具加速軟硬件協(xié)同設計。

隨著 RISC-V 生態(tài)持續(xù)繁榮，這些面向特定工作負載的架構定制化能力，將成為其在 AIoT、可穿戴、邊緣計算等領域持續(xù)推進的核心驅動力。