AIoT技术挑战与RISC-V-处理器机遇-202007

AIOT技术挑战与RISC-V处理器机AIOTtechnicalchallengesandRISC-Vprocessor讲者：何小庆/Allan2020年/72讲2讲座内 AIOT时代嵌入式技术的挑 RISC-V架构、SoC和平台技 RISC-V处理器生态和AIOT开 33AIOTAIOT拥抱拥抱AI信已是当今电子信息企业的、医院、教室等现实场景中发挥作，嵌入式系统将与AI“三要素”–算、数据、算法合作找到合适解决方

嵌嵌入式系统展PAGE5PAGE5AIOTAIOT–万物互联到万物智什么是AIOT?市场层面看：AIOT是AI技术与IoT技术层面看：AIOT是把AI技术嵌入到IOTAIOT的典型应用AIOT时代的技术挑AIOT系统融入了“人”，人机交互走向人机融功能安全更加重信息安全依然重“物”从传统封闭系统走向开放互联网世封闭系统实时性和确定性如何在开放系统中实AIOT是在AI技术在IoT实现-边缘计算AIOT≠AI+IOT,是人、机、物高度融合的物AIAI芯片AIOT系统的灵操作系统：AIOT基自动驾驶驱动-功能安全认证联网时代信息安全-形势严峻实时性和确定性（低延时体系架构可伸支撑硬件发展-多核、异构、AI和内核技术（微内核和宏内核并存Linux和AGL（AutomotiveGrade规模应用需要虚拟化和容器技新一代的编译技

安全：为AIOT保驾护9IOTIOT系统安全的目系统功能安全应受到重视，以避免安全工安全工具、软件和服DIOT安全架构关键技安全引导和升级技CA安全通信技A安全通信技BRISC-VRISC-V架构、SoC什什么是RISC-VRISC-V是一种开源指令集架构，它不是一款CPU芯一个CPU支持的指令和指令编码就是这个CPU的指集（称为-指令集在软件和硬件设计者之间提供了一个接口。不同的CPU家族：X6、werC和ARM，都有不同的ISA，CV是其中唯一的开源ISARISC-V起源于加州大学伯克利分校，采用开源BSD授权,任何企业、高校和个人都可以遵循RISC-V架构指AndrewWaterman（右）YunsupLee（左KrsteAsanovic教授（AndrewWaterman（右）YunsupLee（左KrsteAsanovic教授（）RISC-VRISC-V的发展历MS，SARC和x6的研究项目之后，年加州大学伯克的架构小组选择IS进行下一个研究项目当时项目评估，显而易见的选择：x86和结论：x86-复杂和IP问题；ARM-复杂和IP问题，2010年时候没有642010年夏季启动了3个月项目目标开发纯净版设计师AndrewWatermanYunsupLeeDavidPattersonKrste四年后，2014年5月，发布了基本用户规范-在此过程中有许多流片和一些论名称RISC-V（发音为“risk-five”）代表第五代伯克利RISC-The-TheRISC-VInstructionSetManualVolumeII:PrivilegedRISC-VRISC-V指令集介RISC-V的指令集是模块化的组织方式，每个模块使用一个英文字母来表RISC-VI模块包括//C，比如MAC-TheRISC-VInstructionSetManualVolumeI:Unprivileged开开源的RISC-V架构处理器核Rocket伯克利开发，经典的RV64设Zero-苏黎世理工，经典的RV32设苏黎世理工，可配置成RV32E，面向的是超低功耗、超小面积的场由CliffordWolf开发RISC-VCore，重点在于追求面积和频率的优伯克利开发，与RocketCore不同的是，BOOMCore面向更高的性中国有蜂鸟E200和WuJian100开源项商商业RISC-V处理器核（IPCoreSiFive（赛昉科技-E31/34,S51/54,U54/54-MCAndes（台湾晶芯科技-AX25,A25,芯来科-N200/300/600/900,平头哥T-XuanTieC910，XuanTieSCR1Syntacore公司使用Verilog设计的一款极低功耗开源RISC-处理器商业IP司有自己IPCore发平台开源开源RISC-V处理器SoC平台ETHZurichCore：RI5CY,Zero-CoreRocket基于Chisel语言开发的开源SoCCore:RocketFreedomE310-SiFive的RV32FrdomE310Feomevrhe的子系列E30是MC，处理器Coe是E31,RVAC0既有e还有工程样片

蜂鸟E200-芯来科技胡振波开源项国内知名度非常高的开源软核开开源RISC-V嵌入式处理器（SoC商商业RISC-V嵌入式处理器兆易开发基于芯来Bumblebee大黄蜂核（RV32IMAC）芯KendryteK210包含RISC-V64位双核CPU（Rocketcore），每个核心内置独立FPU,是一个典型AIOTSoCNXP集成了4个cores:RISC-VRI5CYcore,RISC-VZERO-core,ARMCortexM4core和ARMCortex-M0+低成核RISC-VSoCFPGA，464-bitRV64GCRISC-cores可运行Linux,一个单核RV64IMAC做real-time任CoreCorePlatform和SoC软核和SoC芯片的选芯片设计者可选择RISC-VCore和SoCPlatform构建自己的芯比如使用PULPino平台开发SoC芯片，内核使用RI5CY,Zero-嵌入式和物联网系统开发者可以使用RISC-VSoC芯比如，选择GD32VF103系列上性价比或许优于ARMCM3芯片，开发板有5种以高校和研究机构可以选择开源RISC-VCore或者SoC软核在FPGA平台上进行计算机体系架构、OS和编译技术教学和研究工作比如，ArtyFPGA开发板上实现一个SiFive开源FreeedomMCU并有相应软件工具链支比如，T-HeadFPGA平台实现一个开源wujian100MCU开RISC-VRISC-V处理器生态和AIOTRISC-V为RISC-V为AIOT嵌入式开发带来什么RISC-V最大的优势是开源和免开源是新的经济方式，是成功的商业之道，学习最好的ISA开源意味着开发者可以针对特定应用场景，创造自己的芯片架免费可以降低入门的门槛，让草根开发者进入芯片设RISC-V第二个优势是简单和灵基础的指令集有50条，模块化的4个基本指令集让设计者开发出很简化RISC-VCPU，功耗可以很小，代码密度低，覆盖51-ARMA系列处理RISC-V第三个优势是高效和安通过预留编码空间和用户指令支持扩展的指令RISC-VRISC-V嵌入式软件生开源GNU工具链支持RISC-VriscvgccGCC译-riscvbinutils二进制工具接编器riscvgdbGDB试工具OpenOCD–运行于PC上的开源调试软件，控制JTAG可以将它理解为一种GDB如SiFiveFreedomStudioAndesSight和NucleiStudioSEGGERJLINKProbeEmbeddedStudioRISC-VIAR-IAREmbeddedWorkbenchforRISC-Embedded-FreeRTOS、ZephyrOS、ThreadX、μC/OS、RT-Thread、HuaweiLiteOS、SylixRISC-V指RISC-V指令集扩展概RISC-VISAISA具有可根据需要启用或禁用的几组指令（ISA扩展），其中一组很特殊，它没有预定义的指令，设计人员可以为他们想要加速应用程序添加所需的任何指RISC-VRISC-V架构AIOT应KendryteK210集成了机器视觉和机器听KendryteK210定位于AI与IoT市场SoC，同时是使用非常方便的K210是双RV64GCCore,MAFD指令标准扩KPU、可以对人脸或物体进行实时FFT加速器是用硬件的方式来实SHA256加速器是SHA-256的计算单结结许多新RISC-V芯片是针对AIoT应用型RISC-V将与ARM同行发展，一个系统中同时使用ARM和RISC-嵌入式系统将迎接RISC-V时代，IOT和AIOT产品开发是未来热RISC-V非常适合高校电子信息相关研究项目和教育课程，一种全新开源硬模式，构建当今社会不可多得的合作创新环境“Terearenoserioustechnic