電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）從萬(wàn)物互聯(lián)走向萬(wàn)物智聯(lián)，其中一個(gè)明顯差異是，傳統(tǒng)MPU/MCU/CPU在解決特定領(lǐng)域需求時(shí)，PPA表現(xiàn)逐漸變得糟糕。在這種情況下，特定領(lǐng)域架構(gòu)（DSA，Domain Specific Architecture）作為針對(duì)特定領(lǐng)域定制的可編程處理器，通過(guò)微架構(gòu)創(chuàng)新，帶來(lái)了更好的性能和功耗表現(xiàn)，成為各大新興領(lǐng)域打造芯片的高性價(jià)比方案。

不過(guò)，DSA作為一種新型架構(gòu)，采用傳統(tǒng)的EDA工具很難發(fā)揮出潛力，行業(yè)迫切需要一種專門為設(shè)計(jì)DSA打造的EDA工具，芯易薈FARMStudio便應(yīng)運(yùn)而生。

多維度創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)DSA敏捷設(shè)計(jì)

去年這個(gè)時(shí)候，芯易薈（ChipEasy）發(fā)布FARMStudio。這是一款以C語(yǔ)言描述，基于RISC-V基礎(chǔ)指令集的專用處理器生成工具。針對(duì)密集計(jì)算和復(fù)雜數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用場(chǎng)景，賦能工程師自由探索計(jì)算架構(gòu)，優(yōu)化PPA，快速收斂至最佳設(shè)計(jì)。

FARMStudio工具

首先值得一提的就是C語(yǔ)言。在專訪中，芯易薈軟件研發(fā)副總裁張衛(wèi)航表示，基于C語(yǔ)言定制指令的軟硬件一體化設(shè)計(jì)方法學(xué)是芯易薈全球首創(chuàng)的方式，同時(shí)，在嵌入式開(kāi)發(fā)、CPU優(yōu)化開(kāi)發(fā)、算法開(kāi)發(fā)和AI基礎(chǔ)算法開(kāi)發(fā)等方面都是采用C語(yǔ)言。因而，在CPU設(shè)計(jì)和算法開(kāi)發(fā)方面，C語(yǔ)言能夠作為一種通用語(yǔ)言，這是非常有優(yōu)勢(shì)的一點(diǎn)。“做AI的人，一旦進(jìn)入到底層，要做算子優(yōu)化的時(shí)候，必須面對(duì)C語(yǔ)言，所以C語(yǔ)言本身不會(huì)造成行業(yè)壁壘?！?/p>

如下圖所示，F(xiàn)ARMStudio工具就是通過(guò)C語(yǔ)言來(lái)做超級(jí)指令定制，最終形成新的DSA架構(gòu)。這里面涉及一個(gè)數(shù)字芯片設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)：從寄存器傳輸級(jí)別（RTL）的設(shè)計(jì)輸入層次到功能/指令（ISA）級(jí)別輸入層次。過(guò)往，由于RTL行為描述可以精確地確定數(shù)字系統(tǒng)的操作，所以RTL綜合成為當(dāng)前EDA行業(yè)的主流設(shè)計(jì)方法，然而自20世紀(jì)90年代至今，這一方法就沒(méi)有再取得重大創(chuàng)新，因此DSA設(shè)計(jì)需要全新的EDA工具。

C語(yǔ)言做超級(jí)指令定制

其次，ISA在設(shè)計(jì)DSA時(shí)優(yōu)勢(shì)就很明顯，原因在于，ISA本就是CPU用來(lái)計(jì)算和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一套指令的集合，每一個(gè)新型的處理器設(shè)計(jì)實(shí)際上都需要一套新的ISA和其他硬件系統(tǒng)配套，F(xiàn)ARMStudio在這個(gè)環(huán)節(jié)中成為設(shè)計(jì)人員手中的高效工具。

張衛(wèi)航總結(jié)稱，DSA設(shè)計(jì)的敏捷原則如下：

?改進(jìn)工具和生成器勝過(guò)改進(jìn)實(shí)例。

?應(yīng)對(duì)變化勝過(guò)按計(jì)劃行事。

?不完整、可制造的原型勝過(guò)功能齊全的模型。

?協(xié)作、靈活的團(tuán)隊(duì)勝過(guò)僵化的孤軍奮戰(zhàn)。

當(dāng)然，除了設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新，芯易薈FARMStudio也從方案創(chuàng)新層面加速開(kāi)發(fā)，并提出了軟硬件協(xié)同左移的理念。芯易薈市場(chǎng)總監(jiān)徐明介紹稱，傳統(tǒng)工具在做硬件設(shè)計(jì)時(shí)，需要先做架構(gòu)設(shè)計(jì)，然后做架構(gòu)驗(yàn)證再去做開(kāi)發(fā)，整個(gè)周期至少是以月計(jì)的。FARMStudio的優(yōu)勢(shì)在于用戶的idea可以快速實(shí)現(xiàn)，然后應(yīng)用層的軟件就可以在上面跑，以此來(lái)進(jìn)行快速的軟硬件迭代。

FARMStudio在驗(yàn)證中快速成長(zhǎng)

過(guò)去一年的時(shí)間里，芯易薈FARMStudio工具得到了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可，并獲得了非常多的應(yīng)用實(shí)例。當(dāng)然，過(guò)去一年的時(shí)間里，芯易薈FARMStudio也迎來(lái)了很多重要的更新，包括云虛擬FPGA、多層次開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證平臺(tái)（FTOS）、異構(gòu)多核心設(shè)計(jì)驗(yàn)證平臺(tái)和快速中斷響應(yīng)功能等。

如下圖所示，F(xiàn)TOS（FARM Testing Operation System）是芯易薈首創(chuàng)的多層次驗(yàn)證環(huán)境。張衛(wèi)航表示，F(xiàn)TOS實(shí)現(xiàn)了從C語(yǔ)言代碼到指令級(jí)的周期精確仿真，到電路的RTL仿真，再到FPGA上的仿真等多個(gè)層次的相互驗(yàn)證。

芯易薈FARMStudio的FTOS驗(yàn)證環(huán)境

云虛擬FPGA驗(yàn)證是FARMStudio V2 .0工具中的重要更新，非常直觀地改善了工具的易用性。張衛(wèi)航稱，芯易薈已經(jīng)在云端部署了兩塊不同容量、已經(jīng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的FPGA，它們可以讓用戶直接從本地穿透連接到云端，驗(yàn)證結(jié)果和本地FPGA驗(yàn)證的結(jié)果完全一致。并且，相較于傳統(tǒng)云FPGA，芯易薈的云FPGA有一個(gè)特有的功能，可以兼容多層次驗(yàn)證功能，提供虛擬文件系統(tǒng)服務(wù)和虛擬音視頻流。此外，為了滿足仿真時(shí)的數(shù)據(jù)流輸入，芯易薈云FPGA還提供了虛擬外設(shè)，用戶可以通過(guò)USB3與FPGA進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。

芯易薈云FPGA

同時(shí)值得一提的創(chuàng)新是FARMStudio V2 .0工具提供異構(gòu)多核心設(shè)計(jì)驗(yàn)證平臺(tái)?；谶@個(gè)平臺(tái)，用戶可以獲得：

·指令定制調(diào)用的異構(gòu)多核核心直連模塊（DIO）

·簡(jiǎn)潔高效的多核配置描述方案

·基于X86 C的多核功能開(kāi)發(fā)驗(yàn)證支持系統(tǒng)

·基于FARMC自動(dòng)生成的多核虛擬仿真器（SystemC based）

·支持異構(gòu)多核自動(dòng)生成與部署的RTL/FPGA驗(yàn)證系統(tǒng)

張衛(wèi)航強(qiáng)調(diào)，F(xiàn)ARMStudio V2 .0工具中的DIO可以進(jìn)行核間數(shù)據(jù)重組和核間信號(hào)通信，實(shí)現(xiàn)了多核通信中的一些基本功能。

徐明指出，快速中斷響應(yīng)功能是在與用戶溝通時(shí)，很多用戶迫切需要的一個(gè)功能，在芯易薈的工具中用戶可進(jìn)行勾選。

此外，徐明提到，芯易薈也在自研一些IP產(chǎn)品?！坝袆e于傳統(tǒng)IP授權(quán)模式下供應(yīng)商僅提供固定規(guī)格產(chǎn)品線，芯易薈IP允許客戶通過(guò)配置界面進(jìn)行靈活調(diào)整，可更好地適配其業(yè)務(wù)需求?！彼诮榻B中說(shuō)。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)FARMStudio V2 .0工具的更新能夠看到，芯易薈的工具已經(jīng)逐步從能用變?yōu)橐子?、好用，隨著生態(tài)布局的完善，目標(biāo)是打造一個(gè)DSA設(shè)計(jì)通用的工具。當(dāng)然，徐明也特別指出，未來(lái)一到兩年的時(shí)間里，芯易薈依然會(huì)比較專注，聚焦于進(jìn)一步打磨FARMStudio工具的質(zhì)量和易用性。當(dāng)有了這些堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，各種各樣的DSA設(shè)計(jì)都可以在FARMStudio上實(shí)現(xiàn)。