By Bob Wheeler (February 1, 2021)
晶心科技為其超純量RISC-V處理器新增加多核心系列，創建了迄今為止最強大的處理器叢集。AX45MP鎖定不同領域的高階應用，例如AR / VR(擴增/虛擬實境)，人工智慧邊緣計算(egde AI)，車載資訊娛樂系統和先進駕駛輔助系統(ADAS)，視訊處理，高速聯網以及高階儲存裝置。晶心科技於2020年第三季發表了該系列之單核RTL並已獲得了多個訂單， 而支援多核的45MP系列也於2021上半年全面上市。除了64位元的AX45MP之外，也包括32位元A45MP。晶心科技這次所推出最新旗艦級RISC-V多核心處理器和SiFive在之前推出的U74MC處理器瞄準同一量級之應用，為競爭對手。
在這個等級的叢集產品中，A45MP和AX45MP跟晶心科技在2019年所發布之純量核心A25MP和AX25MP相似(請參閱MPR 4/15/19 “Andes Strengthens Its RISC-V Arsenal”)。這個多核心叢集，可支援最多4個CPU核心，搭配Coherence Manager和可選用的L2快取控制器，並為SoC的其餘部分提供一個128位元AXI主接口。Coherence Manager採用目錄式協定(directory-based protocol)以取代25多核心系列的窺探式協定(snooping protocol)，也提供了一個用於輸入／輸出(I / O)的AXI-128從端口(slave port)，其寬度是25系列的兩倍。每個中央處理器都配置一個可用於區域記憶體的AXI從端口。多核心叢集也包括除錯的支援以及平台級中斷控制器(PLIC)。
45系列為晶心科技第一個超純量(superscalar)中央處理器，相較於25系列的5階管線設計，45系列則提供達8階的管線設計。這些中央處理器透過256條分支目標緩衝器(branch target buffer)來執行動態預測。晶心科技45系列和SiFive的7系列一樣，循序執行管道都包含兩個「後期」的算術邏輯單元(late ALUs)來消除負載使用上的損失。(請參閱MPR 11/12/18, “SiFive Raises RISC-V Performance”)。這個方法讓2個有相依性的ALU指令能夠與加載的數據指令在同個週期內發出。單獨的兩週期乘法器已完全管線化。晶心科技估測AX45為每百萬赫茲5.50 CoreMarks，較AX25提升了56%。在28奈米的製程技術，此中央處理器時脈速度在 worst-case條件下可達到1.2GHz，而於12奈米的製程技術， 在typical-case條件下可達到2.4GHz。
晶心科技45系列強化了很多性能，例如MemBoost，這個功能首度出現於帶有向量(RVV)擴展指令的NX27V中 (請參閱MPR5/25/20,“Andes Plots RISC-V Vector Heading”)。45系列包含指令及數據預取、支援多個未完成(multiple outstanding)的資料存取和能夠繞過快取的動態寫入法則。為了處理虛擬記憶體，A45和AX45都帶有記憶體管理單元(MMU)和共享的轉譯後備緩衝區(TLB)，此轉譯後備緩衝區(TLB)可配置32到512條目。另外，45系列也提供了最多達16區的物理内存保護(PMP)。客戶可以將AX45的實體位址配置為38位元(SV39)或47位元(SV48)，而A45則受限於34位元實體位址(記憶體可定址達16GB)。
晶心科技AX45MP的直接競爭對手是SiFive的U74MC。SiFive的U74MC是一個具備L2快取控制器和SMP-Linux 兼容性的64位元RISC-V多核心叢集。儘管兩者的管線數目設計相似，但是SiFive估測他們的設計下每百萬赫茲少於5.1 CoreMarks，並且需要在7奈米製程的技術才能夠在typical-case下達到2.3GHz時脈速度。我們認為AX45和U74有著相似的面積，因此晶心科技應該在每平方毫米CoreMarks中較具有優勢。但在另一方面，U74MC最多能擴展到9個中央處理器(CPU)，而SiFive同意客戶能夠在叢集(cluster)中混合應用型中央處理器(application CPUs)及實時中央處理器(real-time CPUs)。AX45的特別之處在於能同時支援區域記憶體(TCM)及資料高速緩存器，而SiFive之客戶僅能從兩者中擇一支援。AX45的47位元實體位址(PA)也是獨一無二的，但我們預期是在設計多芯片一致性互連架構下才需要超過38位元的實體位址。
儘管SiFive確實被視為RISC-V的先驅，但晶心科技卻是第一個供應RISC-V指令集CPU IP 的上市公司。在過去幾年，晶心科技將RISC-V產品從微控制器核心擴展到具備DSP、向量(Vector)和浮點運算單元的嵌入式核心。AX45和 ARM 所推出的 「小核」 Cortex-A53 在市場相同級別競爭。晶心RISC-V近期的訂單，包括瑞薩（Renesas）物聯網晶片、比科奇(Picocom) 5G基頻處理器及一些使用NX27V核心的但未公開發表的AI加速器客戶。AX45MP提供了適合SMP Linux的高效率-面積(area-efficient)中階叢集，從而實現了晶心科技以往無法達到的更複雜功能的SoC設計。
原文出處：http://www.andestech.com/wp-content/uploads/Andes-Scales-Up-Its-RISC-V.pdf
