Arteris用互聯(lián)IP化解SoC的核戰(zhàn)爭(zhēng)

　　如今SoC的一大發(fā)展方向是集成越來(lái)越多的核，諸如CPU、GPU、DSP、存儲(chǔ)器控制器等，而且多核異構(gòu)現(xiàn)象越來(lái)越普遍。盡管很多專(zhuān)家認(rèn)為核未必越多越好，呼吁提高單核/少量核的效率，避免核戰(zhàn)爭(zhēng)的過(guò)度炒作。確實(shí)前幾年一些企業(yè)在推出4核、8核芯片后，轉(zhuǎn)而精雕細(xì)琢——致力于提高較少核的效率。

　　但最近很多核(many core)在身邊的電子設(shè)備中又有所抬頭。4月某國(guó)內(nèi)手機(jī)廠商宣稱(chēng)其手機(jī)采用了10核處理器。無(wú)獨(dú)有偶，芯片老大Intel在“臺(tái)北國(guó)際電腦展”上也宣布推出10核臺(tái)式機(jī)處理器。難道核戰(zhàn)爭(zhēng)又要升級(jí)了?

　　近日，見(jiàn)到了SoC多核互聯(lián)IP公司Arteris，該公司的首席技術(shù)官Craig Forrest認(rèn)為，單核確實(shí)可以做到很高的效率，多個(gè)核時(shí)每個(gè)核的效率會(huì)有所下降。不過(guò)從降低功耗的角度，多核也許是一種好辦法。筆者明白了為何手機(jī)廠商熱衷核競(jìng)賽。

        隨著處理器核數(shù)量的增加，又一場(chǎng)核戰(zhàn)爭(zhēng)也爆發(fā)了。即不同廠商的IP核如何有效兼容。我們經(jīng)?？吹竭@樣一種現(xiàn)象，一些擅長(zhǎng)做CPU/DSP/32位RISC的公司采用了ARM核，但是推芯片時(shí)偏好做純種的處理器架構(gòu)(例如X86)或ARM處理器。這些公司的解釋是：因?yàn)槟衬臣軜?gòu)太受歡迎了。通常我們是根據(jù)客戶(hù)的需求才決定如何做。筆者心想：他們?yōu)楹尾徽f(shuō)外購(gòu)ARM核花錢(qián)較高，增加了客戶(hù)的支出?

　　因此筆者猜想這些公司的痛點(diǎn)之一是：不同公司IP的總線(xiàn)和時(shí)延等是不太兼容或一致的，把它們弄成一致是比較費(fèi)勁的。

　　硅谷初創(chuàng)公司——Arteris應(yīng)運(yùn)而生。該公司專(zhuān)門(mén)做NoC(Network-on-Chip)的，即解決SoC芯片中的核與模塊之間互聯(lián)的問(wèn)題。該公司的主要客戶(hù)就是中國(guó)的手機(jī)等移動(dòng)芯片廠商。公司營(yíng)銷(xiāo)副總裁Kurt Shuler稱(chēng)華為、ZTE、小米、瑞芯微、新岸線(xiàn)、紫光RDA等公司是其客戶(hù)。而且他非?？春弥袊?guó)的芯片設(shè)計(jì)市場(chǎng)(如下圖)。

　　為了滿(mǎn)足異構(gòu)處理器互聯(lián)的需求，近日，該公司又獻(xiàn)上一大力作：1.5版本的NCore cache一致性互連IP(cache coherence)，用于異構(gòu)多核SoC的高效率設(shè)計(jì)。

　　Arteris公司是從事系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)互連IP的創(chuàng)新性供應(yīng)商，它的商用系統(tǒng)級(jí)芯片NoC互連IP已經(jīng)廣泛被采用。NCore IP是分散式異構(gòu)cache一致性互連解決方案，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以用它高效率地設(shè)計(jì)出cache一致性的系統(tǒng)，它的優(yōu)點(diǎn)是具有多個(gè)可配置的Snoop Filter和嵌入式高速緩存(cache)。在今天的SoC設(shè)計(jì)中通常使用傳統(tǒng)固定式或集中式cache一致性式互連，與之相比，NCore IP更加靈活。.

　　由于可以同時(shí)實(shí)施不同的cache一致性協(xié)議、高速緩存狀態(tài)模型和緩存組織，NCore互連IP增強(qiáng)了SoC設(shè)計(jì)的可配置性。使用這種互連IP，可以設(shè)計(jì)出異構(gòu)cache一致性的系統(tǒng)級(jí)芯片，用于快速發(fā)展的市場(chǎng)，例如移動(dòng)無(wú)線(xiàn)、HDTV、企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備、汽車(chē)輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)、微型服務(wù)器和連網(wǎng)設(shè)備。

　　1.5版本NCore互連IP可以實(shí)現(xiàn)一至八個(gè)完全一致性的端口(agent)，多個(gè)Snoop Filter(它們的大小、一致性端口的關(guān)聯(lián)性都可以配置)，以及可配置嵌入式Proxy Caches(也稱(chēng)作“I / O高速緩存”)。在架構(gòu)方面的優(yōu)勢(shì)，使得NCore得以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出1.5版本的功能，因而未來(lái)NCore產(chǎn)品的發(fā)展未可限量。

　　Arteris NCore IP納入了可配置的Proxy Cache，增強(qiáng)了非一致性端口(agent)訪(fǎng)問(wèn)一致性系統(tǒng)的性能，使得非一致性的IP可以與整個(gè)系統(tǒng)做到一致性。 NCore的可配置性能非常好，因而設(shè)計(jì)人員可以選擇一致性端口(agent)和內(nèi)存界面端口的數(shù)量，可配置Snoop Filter的數(shù)量和大小，以及嵌入式Proxy Cache的數(shù)量和大小。

　　與傳統(tǒng)固定式或集線(xiàn)式cache 一致性方案相比，NCore一致性互連IP是由相同部件和核心元件組成的分散式解決方案，因而互連IP可以擴(kuò)展和縮小，以適應(yīng)各種處理的要求。按這種方式分布的硬件架構(gòu)，也可以改善系統(tǒng)的電源管理、物理實(shí)際和時(shí)序收斂。

　　NCore的優(yōu)點(diǎn)

　　•異構(gòu)一致性端口(agent)—可以讓設(shè)計(jì)人員同時(shí)使用不同的一致性協(xié)議、緩存狀態(tài)模型和緩存組織，因而可以使用多家不同供應(yīng)商和內(nèi)部開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的一致性IP。

　　•分散式架構(gòu)—改善布局設(shè)計(jì)和時(shí)序收斂，同時(shí)支持業(yè)界最靈活的時(shí)鐘管理和電源管理。

　　•可配置Snoop Filter—根據(jù)系統(tǒng)中每個(gè)端口(agent)的特性，對(duì)多個(gè)Snoop Filter的組織、規(guī)模和關(guān)聯(lián)性來(lái)進(jìn)行配置。

　　•Proxy Cache—可以用傳統(tǒng)的IP來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的一致性。

　　•可擴(kuò)展性 — 由于是使用元件實(shí)現(xiàn)的解決方案，可以靈活地?cái)U(kuò)展，以滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。

　　“針對(duì)提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)的靈活性和可配置能力，我們專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了NCore，從而滿(mǎn)足大多數(shù)要求很高的系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用性能的要求。”Arteris公司總裁兼行政官K. CharlesJanac說(shuō)。“我們開(kāi)發(fā)NCore互連的目的是，使得更需要Cache 一致性的加速器，例如視頻和圖像處理器，可以設(shè)計(jì)成與主中央處理單元(CPU)是一致的，以便更多地利用半導(dǎo)體行業(yè)中的Cache 一致性。”

　　Arteris公司簡(jiǎn)介

　　Arteris公司提供NoC互連 IP和工具，來(lái)加速SoC半導(dǎo)體(SoC)的組裝，用于范圍廣泛的應(yīng)用系統(tǒng)。由于三星、華為 / Hisilicon、Mobileye、Altera和德州儀器等半導(dǎo)體設(shè)計(jì)客戶(hù)迅速的采用，使得Arteris在2012年和2013年成為躋身500頂尖公司榜和德勤500快速成長(zhǎng)技術(shù)公司榜的唯一半導(dǎo)體IP公司。由于使用Arteris的產(chǎn)品線(xiàn)，客戶(hù)取得的效果包括低功率、更高的性能，更有效的設(shè)計(jì)重復(fù)使用以及SoC的更快發(fā)展，從而降低開(kāi)發(fā)成本和生產(chǎn)成本。