Befehlssatzarchitektur

RISC-V und sein Potential für den Industriemarkt

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Spezielle Vorzüge der RISC-V-ISA

Wie eingangs erwähnt, nutzen die meisten Industriedesigns Linux als Betriebssystem. Wegen dieser Marktverlagerung haben Designer und Architekten die Freiheit, jeden Prozessor zu wählen, auf dem Linux läuft. Darüber hinaus ermöglicht der weit verbreitete Einsatz von Linux die Wahl der ISA sowie die Vereinfachung des Prozessors selbst. Falls der Prozessor Linux unterstützt, sollte er in Betracht gezogen werden.

Mit jeder neuen Version von ARM-Prozessoren neigt der Befehlssatz dazu, zu wachsen. Dies verlangt von neuen Linux-Versionen, dass sie die neueren Architekturen unterstützen. Da die RISC-V ISA eingefroren ist, verläuft die Code-Migration von einem RISC-V Core auf einen anderen wesentlich reibungsloser als die Migration von ARM auf eine andere ISA.

Mit der Vorherrschaft des Betriebssystems Linux kann der Industriemarkt RISC-V schnell als neue offene Standard-Architektur für direkt native Hardware-Implementierungen annehmen. Dies ist einer der Hauptgründe, warum RISC-V für den Industriemarkt attraktiv ist. Allerdings gibt es weitere Faktoren, die RISC-V attraktiver als andere Prozessorarchitekturen machen, selbst wenn man in seinem Design Linux nicht verwendet. Diese lassen sich wie folgt zusammenfassen:

Stabilität — da die ISA fest ist und weniger als 50 Befehle mit mehreren Standard-Erweiterungen enthält, bietet sie eine stabile und saubere Design-Plattform mit klarer und sicherer Trennung zwischen User- und Privileged-Modes. Der Industriemarkt kann von der festen ISA profitieren und für die kommenden Jahre auf diese Konsistenz setzen.

Portabilität — Designs, die eine hohe Stückzahl erreichen könnten, werden von der Portabilität von RISC-V profitieren. Man könnte ein Design mit einem FPGA und einer Soft-Gate-Version eines RISC-V Cores beginnen, und die Produktauslieferung starten. Da die Software über alle Bausteine mit RISC-V Core vollständig portabel ist, erschafft dies „Royalty-free” Prozessor Subsystem RTL-Code, der in beliebige Hardware implementiert werden kann. Entwickler können ihr Design modifizieren und anpassen sowie auf die beste verfügbare Plattform für ihr Produkt migrieren. Falls das gewählte FPGA veraltet, muss der Software-Code nicht neu geschrieben werden, denn es liegt die gesamte Source RTL vor. Es muss lediglich ein Retargeting auf ein anderes FPGA erfolgen. Alternativ, falls die Stückzahlen groß genug werden, muss einfach ein Retargeting der RTL Quelle auf ein ASIC erfolgen. Lizenzgebühren fallen nicht an. Dies ist mit einem ARM- oder x86-Prozessor einfach nicht möglich.

Zertifizierung und Datensicherheit — für Industriedesigns, die funktionale Sicherheit verlangen, ermöglicht die Flexibilität von RISC-V spezifische Lösungen. Zum Beispiel könnte ein System mit mehreren funktionsgleichen Cores für höchste Redundanz entwickelt werden. Ein Core könnte der RV32IM von Microsemi sein, der andere ein funktionsgleiches (und doch völlig verschieden) In-House Design. Auch erlaubt RISC-V komplette Flexibilität über die Mikro-Architektur und bietet Maßnahmen zum Schutz vor SEUs (Single Event Upsets) in Daten- und Befehlsspeicher. Viele andere Sicherheitstechniken können genutzt werden, das RISC-V Zugang zur RTL erlaubt. Für Industriedesigns, die zertifiziert werden müssen, ermöglicht die Verfügbarkeit des RTL für den RV32IM von Microsemi die Inspektion, sodass der Core leichter zertifizierbar ist.

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