微控制器几乎无处不在，但 RISC-V 能否满足这个市场的需求？小到足以取代 8 位处理器吗？什么可以帮助人们迁移到更现代的处理器架构？RISC-V定义了一个 32 位处理器指令集架构(ISA)，它是开源的并且可以以多种方式自由实现。它被吹捧为一个非常小而高效的架构，同时被定义为易于扩展。许多附加组件已经是经过批准的扩展，其中大量在 2021 年 12 月的 RISC-V 峰会上亮相。但问题依然存在。基本规格是否足够小？不是添加额外的功能，而是需要删除一些东西？它作为微控制器有用吗？根据多份行业报告，2020 年 8 位微控制器市场约为 80亿美元，预计在可预见的未来将增长 4% 至 5%。2014 年，8 位仍然是最大的销量，占销售额的 39.7%，而 32 位紧随其后，为 38.5%。如今，16 位市场已成为最大的市场，占有 48.8% 的份额。8 位正在逐渐失去市场份额，但这将是 16 位而不一定是 32 位。其中大部分是分立芯片，小型处理器显然有一个庞大且可持续的市场。
复杂的设备可能包含许多控制器，但它们很少受到关注。Imperas Software首席执行官 Simon Davidmann 表示：“有许多芯片包含多个大型 Arm 内核，被用作应用处理器，但你也会在其中发现许多小得多的处理器。” “它们被用来做各种各样的事情，其中许多很可能是基于 RISC-V 的小众处理器。没有人真正知道它们是什么，因为它们是隐藏的。”
这些处理器不必遵守相同的规则。Arteris IP的研究员兼系统架构师 Michael Frank 说：“您将始终拥有几个 CPU 来执行一般处理并协调系统周围的数据移动。” “他们做了所有需要图灵完备和可编程的事情。但是你有一些专门的东西。这是硅面积的最佳利用，因为现在您可以省略算法中不需要的任何东西。”微控制器的其他大型市场包括汽车、HVAC、物联网和医疗。一个 RISC-V 内核可能只需要 20,000 个门，那么当整个芯片可能有数百万个门时，为什么有人会担心尝试进一步优化它呢？在某些情况下，成本是最关键的因素，这意味着可能的面积最小。对其他人来说，这就是关键。对于必须使用单个电池持续数月或数年的设备，任何无所作为的逻辑都被视为必须消除的浪费。
RISC-V 基数很小。它仅包含每个人都必须执行的 47 条指令。相比之下，x86 为 1,503，Arm 约为 500。它使用最简单的加载/存储架构，这意味着所有操作都在内部寄存器上执行，并且有专门的指令在寄存器和内存之间进行传输。
“RISC-V 从一个简单的整数指令集开始，基本上，已经是处理器的基本结构，”Arteris 的 Frank 说。“你可以从中剥离的东西不多。最简单的 RISC-V 处理器的实现具有 32 位整数。这就是过去的微控制器。我看不出你为什么要进一步减少它的原因。伯克利团队创建了一个很好的分层和可扩展架构。他们从之前所做的所有事情中吸取了教训，并通过构建许多变体以及集成到架构中的扩展，我总是将其视为基础层，而不是可以削减的东西。”在指令集中，可以定义寄存器文件的大小。“RISC-V 的一个非常好的方面是你可以减少它，”Imperas 的 Davidmann 说。“作为一个组织，RISC-V 试图做的是帮助人们做这样的事情。例如，有减少寄存器数量的 E 版本。通常是 32，但这个版本只定义了 16。”例如，SiFive 最近讨论了 RV32E 的实现，该实现可以配置为仅在 13,500 个门中实现。ZERO-RISCY 是作为 PULP 平台的一部分开发的用于节能计算的核心，具有消耗 11,600 个门的两级流水线实现。该规范还允许定义简单的控制器，这些控制器不需要大量的逻辑来围绕核心。“他们试图做到这一点，你甚至可以在没有特权模式功能和控制/状态寄存器的情况下设计它，这样你就可以把它归结为一个非常简单的控制器，”Davidmann 说。“这仍然允许你使用标准汇编器，它仍然是一个 RISC-V，但它不会很快完成你的浮点运算。它只是一个非常小的控制器。”其中一些减少来自该标准的早期工作。Axiomise 的创始人兼首席执行官 Ashish Darbari 说：“剥离大型设计以获得更小的处理器很有价值的原因可能有很多。” “已经有来自公开处理器的例子。例如，来自 PULP 平台组的两个 RISC-V 内核 ZERO-RISCY 和 Ibex 是 RI5CY 的精简版本，后来成为 cv32e40p。在这种特定情况下，RI5CY 具有不属于标准 RISC-V ISA 的自定义指令。”似乎没有考虑的一种减少涉及字长。“如果你减小字长，你就会失去 RISC-V 处理器的功能和美感，你可以在相同的寄存器中，在相同的 ALU 中进行地址计算、整数计算，所有事情，”弗兰克说。“在减少 RISC-V 之后，很难保留有用的东西。RISC-V 的美妙之处在于它有一个工具链，如果你开始切割东西，你就只能靠自己了。”具有讽刺意味的是，延期可能会产生储蓄。Codasip的首席技术官 Zdeněk Přikryl 说：“如果您的芯片上有一堆处理器，那么每个处理器都可以针对特定任务进行优化或定制。” “它可以是人工智能，也可以是安全性，也可以是任何东西。我们使处理器能够以高级架构描述语言设计，通过它我们捕获指令集，可以称为架构视图，以及微架构视图，这基本上是 ISA 的实现。由于我们在高级架构语言中拥有这一单一描述，因此我们能够生成编译器、汇编器、反汇编器、模拟器，最终生成 RTL。”一种这样的扩展是压缩指令集，它使代码空间更小。压缩指令允许您将两条指令放入一个 32 位字中。这减少了所需的程序内存量，尽管它略微增加了处理器的复杂性。一种说法是实现这一点需要 400 个门。这可能不仅仅是由内存面积的减少所弥补的。其他尝试这样做，例如 Arm Thumb 格式，本质上是不同的指令集。因此，优化的核心可能并不总是意味着最小的。“我们有一位客户开始调查已批准的 RISC-V 扩展，试图找到最佳折衷方案，”Codasip 的 Přikryl 说。“他们从基线开始，然后添加扩展并研究不同扩展的组合。他们不仅关注性能，还关注大小和内存占用。关键之一是处理器是系统的一部分，而您正在尝试优化该系统。在这种情况下，拥有高效的代码很重要，因为当您在硅片中实现子系统时，您的指令存储器是能源和电力的主要消耗者之一。在优化过程中，我们设法将代码大小减少了大约三倍。”进行更改确实会给流程带来一些复杂性。“任何人都可以使用 RISC-V 并对其进行更改，”Davidmann 说。“他们可以添加比特，拿走他们喜欢的比特，扔掉他们不喜欢的比特。只要是针对深度嵌入式系统，没有人会关心他们完成了什么。没有人会看到它。这就是为什么一开始没有人真正关心兼容性和合规性的原因。”修改后的内核确实必须经过验证。Axiomise 的 Darbari 说：“沿着这条道路前进的最大挑战是确定 delta 更改对核心的整体功能有何影响，以及确定 delta 是否按照预期进行。” “这些是正式方法的最佳点，可以通过检查精简内核的架构合规性与正式验证 RISC-V 内核的应用程序formalISA 中的一组正式指定的架构属性来发现差异。”
指定的 RISC-V ISA 是一个最小但完整的处理器架构，可以在少于 20K 的门中实现。该标准考虑到在某些情况下只需要一个最小的核心，并且已经定义了变体和扩展以使其适应代码大小等问题。扩展可能会产生更优化的内核，不仅可以更快地完成工作，而且可以减小尺寸、功耗或在特定应用中重要的其他方面。
用后来由林肯总统改编的约翰·利德盖特的话来说，“你可以一直取悦某些人，有时也可以取悦所有人，但你不能一直取悦所有人。”RISC-V International 在让大多数人开心方面做得很好。
关键字：RISC-V MCU
引用地址：
RISC-V能成为八位MCU的选择吗？
推荐阅读最新更新时间：2024-11-09 13:26
单片机入门—STC89C51
学习单片机也有些时日了，经常在论坛看各位大佬花式解答难题，在博客里学习各位大佬的经验、方法，获益颇多。 本人不才，也在此记录自己的学习经验，也算是为自己的学习做一下总结，毕竟好记性不如烂笔头，踩过的坑要记下来才不会再掉进去。 一、单片机入门之路 就单片机入门而言，门槛较低的就是传统8051单片机，原因如下： 1）结构简单：传统8051单片机内部的寄存器相对较少，IO口也基本只有一种模式（准双向口），外设一般也只用到定时器、串口； 2）资料丰富：传统8051的相关书籍、网络资料可以说相当丰富，在这方面几乎可以不投入成本，对学生而言大大降低了入门门槛； 3）对知识储备的要求相对较低：从本人的学习经验来看，传统8
[单片机]
阿里达摩院玄铁推出 64 位高实时能效 RISC-V 处理器设计 R908
8 月 26 日消息，阿里达摩院玄铁本月 21 日在 2024 RISC-V 中国峰会上发布了新款 RISC-V 处理器设计 R908。这是一款高性能、高可靠实时处理的处理器 IP 产品。 玄铁表示 R908 采用 64 位设计，全面兼容 RVA22 profile 和 RVA 矢量扩展，拥有更高可靠性，专为高端工控、存储控制、通信计算、车载等领域设计。 玄铁 R908 采用 RISC-V 64GCB 架构，支持同构多核和多集群，每个集群至多 8 核心。其采用 9 级双发按序流水线设计，浮点单元支持 BF16、FP16、FP32 数据结构，具体设计参见IT之家所附下图： 玄铁同时还预告了预计将于年底发布的下代旗舰高性能
[嵌入式]
单片机自定义协议FIFO高效发送数据方法
本文介绍如何使用带FIFO的串口来减少接收中断次数，通过一种自定义通讯协议格式，给出帧打包方法；之后介绍一种特殊的串口数据发送方法，可在避免使用串口发送中断的情况下，提高系统的响应速度。 1、概述 在此之前，先来列举一下传统串口数据收发的不足之处： 每接收一个字节数据，产生一次接收中断。不能有效的利用串口硬件FIFO，减少中断次数。 应答数据采用等待发送的方法。由于串行数据传输的时间远远跟不上CPU的处理时间，等待串口发送完当前字节再发送下一字节会造成CPU资源浪费，不利于系统整体响应（在1200bps下，发送一字节大约需要10ms，如果一次发送几十个字节数据，CPU会长时间处于等待状态）。 应答数据采用中断发送。增加一
[单片机]
51单片机实验——用定时器0实现流水灯，要求每个led轮流显示1s
1.实验题目： 用定时器0实现流水灯，要求每个led轮流显示1s。 2.KEIL代码 #include reg51.h void main() { TMOD &=0X0F; TMOD |=0x01; TH0 = (65536 - 50000)/256;//高四位初值 TL0 = (65536 - 50000)%256;//低四位初值，每隔50ms溢出 EA = 1; //开总中断 ET0 = 1; //T1开时定时器溢出 TR0 = 1; //开启定时器 P1=0xff; while(1); } void Time0(void) interrupt 1 //定时中断 {
[单片机]
如何使用代码清除STM32单片机上的PCROP
前言 STM32PCROP专有代码读出保护，将某个区域设置为仅允许执行，可防止代码被非法读出与修改。ST网站提供了免费的PCROP参考代码，但是例程中仅仅提供了用代码设置PCROP。为方便利用PCROP进行知识产权保护的开发和部署，这篇文章提供了方法，可在RDP级别设置为1或者0时，使用代码清除PCROP。 ST网站上的PCROP参考代码 学习使用PCROP，可从ST网站下载文档以及参考代码。文档里有一步一步的详细说明。参考代码则实现了，如何设置编译开发环境去掉文字库（Literal pool），以避免受保护区域需要被读访问；参考代码也实现了如何利用代码使能PCROP保护以及如何导出接口符号供二次开发使用。 你可以编译运行
[单片机]
51单片机小白零基础教程——数码管的动态显示
数码管的动态显示 数码管的动态显示：数码管的动态显示又叫做数码管的动态扫描。动态显示的特点是：将所有位数码管段选线并联在一起，，由位选控制是哪一位数码管有效。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字型码和相应的位选，利用发光管的余晖和人眼视觉暂留作用，使人感觉好像各位数码管同时都在显示，而实际上多位数码管是一位一位轮流显示的，只是轮流的速度比较快，人眼已经无法分辨出来。 关于数码管以及74HC573锁存器的分析放在这，有详细的分析过程，请自行查看https://blog.csdn.net/chrisbum/article/details/115583779?spm=1001.2014.3001.5502 设计要求：在实验板
[单片机]
51单片机data，bdata，idata，xdata使用注意事项
1、data区空间小,所以只有频繁用到或对运算速度要求很高的变量才放到data区内,比如for循环中的计数值。 2、data区内最好放局部变量。 因为局部变量的空间是可以覆盖的（某个函数的局部变量空间在退出该函数是就释放,由别的函数的局部变量覆盖）,可以提高内存利用率。当然静态局部变量除外,其内存使用方式与全局变量相同; 3、确保你的程序中没有未调用的函数。 在keil c里遇到未调用函数,编译器就将其认为可能是中断函数。函数里用的局部变量的空间是不释放,也就是同全局变量一样处理。这一点keil c做得很愚蠢,但也没办法。 4、程序中遇到的逻辑标志变量可以定义到bdata中,可以大大降低内存占用空间。 在51系列芯片中有16个字节
[单片机]
通过利用单片机实现RLC、频率及相位差测量仪的应用方案
引言 目前，要在实验室中完成对RLC、频率及相位差的测量，实际需要用几个仪表，如RLC表、频率计和相位仪，这给实际使用带来诸多不便。而且现在常用的仪表一般还是传统的模拟式仪表，漂移大，程控性能不好，而有些仪表功能过于单一，不能满足实际需求。为此，本文考虑到实际的科研实验需要，给出了一种可同时测量RLC、频率及相位差的测量仪的设计方法。 1 系统组成与硬件电路设计 1．1 系统组成 该仪器包括信号产生与接收模块、信号的放大整形滤波处理模块、单片机中央处理器、显示模块LCD12864和外部按键控制模块等几个部分，其系统组成结构框图如图1所示。 本系统以单片机MSP430F149为处理器，主要用于整个系统的信号采集、输入输出控制
[单片机]
自动识别的垃圾清扫车
单片机C语言编程与Proteus仿真技术 (徐爱钧)
控制系统计算机辅助设计 — MATLAB语言与应用
京公网安备 11010802033920号