By Bob Wheeler (February 1, 2021)
晶心科技为其超标量RISC-V处理器新增加多核系列，创建了迄今为止最强大的处理器集群。AX45MP锁定不同领域的高阶应用，例如AR / VR(增强现实/虚拟现实)，人工智能边缘计算(egde AI)，车载信息娱乐系统和先进驾驶辅助系统(ADAS)，视频处理，高速联网以及高阶存储装置。晶心科技于2020年第三季发表了该系列的单核RTL并已获得了多个订单，而支持多核的45MP系列也于2021上半年全面上市。除了64位的AX45MP之外，也包括32位A45MP。晶心科技这次所推出最新旗舰级RISC-V多核处理器和SiFive在之前推出的U74MC处理器瞄准同一量级应用，为竞争对手。
在这个等级的集群产品中，A45MP和AX45MP跟晶心科技在2019年所发布的标题核A25MP和AX25MP相似(请参阅MPR 4/15/19 “Andes Strengthens Its RISC-V Arsenal”)。这个多核集群，可支持最多4个CPU核，搭配Coherence Manager和可选用的L2缓存控制器，并为SoC的其余部分提供一个128位AXI主接口。Coherence Manager采用目录式协议(directory-based protocol)以取代25多核系列的窥探式协议(snooping protocol)，也提供了一个用于输入／输出(I / O)的AXI-128从端口(slave port)，其宽度是25系列的两倍。每个中央处理器都配置一个可用于区域内存的AXI从端口。多核集群也包括调试的支持以及平台级中断控制器(PLIC)。
45系列为晶心科技第一个超标量(superscalar)中央处理器，相较于25系列的5阶流水线设计，45系列则提供达8阶的流水线设计。这些中央处理器透过256条分支目标缓冲区(branch target buffer)来执行动态预测。晶心科技45系列和SiFive的7系列一样，顺序执行管道都包含两个“后期”的算术逻辑单元(late ALUs)来消除负载使用上的损失。(请参阅MPR 11/12/18, “SiFive Raises RISC-V Performance”)。这个方法让2个有相依性的ALU指令能够与加载的数据指令在同个周期内发出。单独的两周期乘法器已完全流水线化。晶心科技估测AX45为每兆赫5.50 CoreMarks，较AX25提升了56%。在28纳米的制程技术，此中央处理器频率速度在 worst-case条件下可达到1.2GHz，而于12纳米的制程技术，在typical-case条件下可达到2.4GHz。
晶心科技45系列强化了很多性能，例如MemBoost，这个功能首度出现于带有向量(RVV)扩展指令的NX27V中(请参阅MPR5/25/20,“Andes Plots RISC-V Vector Heading”)。45系列包含指令及数据预取、支持多个未完成(multiple outstanding)的数据存取和能够绕过缓存的动态写入法则。为了处理虚拟内存，A45和AX45都带有内存管理单元(MMU)和共享的转译后备缓冲区(TLB)，转译后备缓冲区(TLB)可配置32到512条目。另外，45系列也提供了最多达16区的物理内存保护(PMP)。客户可以将AX45的物理地址配置为38位(SV39)或47位(SV48)，而A45则受限于34位物理地址(内存可寻址达16GB)。
晶心科技AX45MP的直接竞争对手是SiFive的U74MC。SiFive的U74MC是一个具备L2缓存控制器和SMP-Linux 兼容性的64位RISC-V多核集群。尽管两者的流水线数目设计相似，但是SiFive估测他们的设计下每兆赫少于5.1 CoreMarks，并且需要在7纳米制程的技术才能够在typical-case下达到2.3GHz频率速度。我们认为AX45和U74有着相似的面积，因此晶心科技应该在每平方毫米CoreMarks中较具有优势。但在另一方面，U74MC最多能扩展到9个中央处理器(CPU)，而SiFive同意客户能够在集群(cluster)中混合应用型中央处理器(application CPUs)及实时中央处理器(real-time CPUs)。AX45的特别之处在于能同时支持区域内存(TCM)及数据高速缓存器，而SiFive的客户只能两者选其一支持。AX45的47位物理地址(PA)也是独一无二的，但我们预期是在设计多芯片一致性互连架构下才需要超过38位的物理地址。
尽管SiFive确实被视为RISC-V的先驱，但晶心科技却是第一个供应RISC-V指令集CPU IP 的上市公司。在过去几年，晶心科技将RISC-V产品从微控制器核扩展到具备DSP、向量(Vector)和浮点运算单元的嵌入式核。AX45和 ARM 所推出的“小核” Cortex-A53 在市场相同级别竞争。晶心RISC-V近期的订单，包括瑞萨（Renesas）物联网芯片、比科奇(Picocom)5G基频处理器及一些使用NX27V核的但未公开发表的AI加速器客户。AX45MP提供了适合SMP Linux的高效率-面积(area-efficient)中阶集群，从而实现了晶心科技以往无法达到的更复杂功能的SoC设计。
原文链接：http://www.andestech.com/wp-content/uploads/Andes-Scales-Up-Its-RISC-V.pdf