Ядро MCU CloudBEAR BM-310 RISC-V для IoT-приложений


Во всем множестве микроконтроллеров RISC-V с 32-битным ядром (E20 от SiFive, VEGA ET1031 от C-DAC), на GLOBAL FORUM 2020 CloudBEAR продемонстрировала свой микроконтроллер с небольшим и эффективным 32-битным ядром — BM-310, совместимый со спецификацией RISC-V. CloudBEAR работает по предоставлению таких услуг, как настройка IP процессора, поддержка расширений RISC-V ISA, интеграция продукта в систему-на-кристалле, а также настраиваемый кэш инструкций и данных.

Давайте сначала посмотрим на процессоры CloudBEAR. Имеется три различных линейки продуктов — серия BM, серия BR и серия BI. Серия BM — небольшие и эффективные ядра микроконтроллеров. Серия BR — быстрые и компактные встраиваемые ядра. Третья и самая важная серия BI — ядрам приложений, поддерживающих Linux. В этом обзоре мы подробно рассмотрим BM-310, который является ядром микроконтроллера RISC-V для встраиваемых решений и IoT-решений.

Архитектура BM-310


Поскольку RISC-V представляет собой модульный набор команд, расширения не являются обязательными для разработчика. Архитектура BM-310 (RV32IMCAFNB) включает множество расширений ISA. Он имеет RV32I в качестве базового набора команд (32-битный RISC-V с 32 целочисленными регистрами). Другие расширения — это целочисленное умножение и деление (RV32M), сжатый режим для лучшей плотности кода (RV32C), поддержка атомарных операций (RV32A), совместимые с IEEE 754-2008 числа с плавающей запятой одинарной точности (RV32F), поддержка прерываний на уровне пользователя ( RV32N), поддержка инструкций битовой манипуляции (RV32B).

Варианты конвейера

Рисунок 1: Варианты конфигурации конвейера (компромисс между эффективностью и производительностью)

BM-310 имеет несколько вариантов конвейеров, которые позволяют клиентам настраивать свое ядро с точки зрения компромисса с производительностью. Первая конфигурация обеспечивает максимальную эффективность, тогда как четвертая конфигурация обеспечивает максимальную общую производительность.

Рисунок 2: Вариант конвейера(1)

Идеальной конфигурацией для случаев использования, требующих небольшой площади, малой мощности, а также низкой частоты, является первая конфигурация, показанная на рисунке 2. Она имеет двухступенчатый конвейер с нулевым циклом потери ветвления. Следовательно, инструкция обрабатывается в тактовом цикле, что не приводит к остановкам во время операций ветвления в конвейерном процессоре. Эта конфигурация имеет низкую частоту и максимальную эффективность без необходимости прогнозирования ветвлений.

Рисунок 3: Вариант конвейера(2)

Теперь, если есть потребность в более высокой частоте и общей производительности, мы можем выбрать вторую конфигурацию (рисунок 3). В этом случае существует одна задержка за переход, что означает одну задержку при неверном прогнозе перехода. Таким образом, предсказание переходов становится необходимым для компенсации потерь за переход.

Рисунок 4: Вариант конвейера (3)

Если наблюдается дальнейшее увеличение частоты, мы выбираем третью конфигурацию (рис. 4), которая имеет трехступенчатый конвейер. Из-за увеличения частоты, нагрузка на использование задержки увеличилась до двух циклов.

Рисунок 5: Вариант конвейера (4)

Четвертая конфигурация (рис. 5) становится идеальной для достижения максимальной общей производительности. Он имеет два штрафных цикла за переход и двухцикловую нагрузку.

Дополнительные возможности

Он имеет множество дополнительных функций, таких как подсистема памяти, управление питанием, контроль прерываний, безопасность и поддержка многоядерных процессоров. Лицензирование BM-310 включает простой процесс оценки и гибкие модели лицензирования. Вариант конвейера (1) на 19% быстрее, чем эталонная машина Cortex-M4. Разработчики могут разрабатывать свои приложения для BM-310 с помощью FreeRTOS, Apache Mynewt, Zephyr Project. Наконец, BM-310 имеет низкое энергопотребление и небольшую площадь с лучшей производительностью в классе микроконтроллеров, что делает его наиболее подходящим для IoT-приложений и встраиваемых приложений. Посетите страницу процессора для получения более подробной информации.

Выражаем свою благодарность источнику из которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.

Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.

0 0 vote
Article Rating
Подписаться
Уведомление о
guest

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments