Neue RISC-V-Prozessor-Familie
Vom Mikrocontroller bis zum Multicore-Prozessor
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
SiFive vs. Arm
Der U74 konkurriert direkt mit dem Cortex-A55 von Arm. Der U74 und der A55 haben beide eine In-Order-Dual-Issue-Pipeline mit acht Stufen, wobei der Entwurf von SiFive etwa 11 % mehr CoreMarks/MHz erreicht. Auch bei der Leistungs- und Flächeneffizienz hat der U74 die Nase vorn. Auf der anderen Seite enthält der A55 eine FPU, die Neon-SIMD-Vektorbefehle (Single Instruction Multiple Data) verarbeitet.
Der E76 ist bei der Integer-Leistung mit dem Cortex-M7 von Arm vergleichbar. Beide sind Dual-Issue-Mikrocontroller, die etwa 5,0 CoreMarks/MHz liefern, wobei der Arm-Mikrocontroller einen leichten Vorsprung hat. Der Cortex-M7 enthält DSP/SIMD-Erweiterungen, die der E76 nicht hat; beide Hersteller bieten optionale FPUs an. Obwohl der E76 bei der Energieeffizienz nicht ganz an den M7 herankommt, erreicht er mit bis zu 1,6 GHz eine höhere Taktfrequenz im selben Fertigungsprozess. Der S76 hat keinen 64-bit-Konkurrenten von Arm. Der Cortex-R8 ist ähnlich, er ist jedoch ein 32-bit-Prozessor und kommt beim Coremark-Benchmark nicht an den S76 heran.
Die Angebote von SiFive und Arm unterscheiden sich auch in ihren Multicore-Konfigurationen. Die 7er-Serie hat einen gemeinsamen L2-Cache. Im Gegensatz dazu verfügt der Cortex-A55 über einen privaten L2-Cache und einen gemeinsamen L3-Cluster-Cache, die Cortex-M- und Cortex-R-CPUs dagegen unterstützen keine privaten L2-Caches.
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Viele Unternehmen setzen mittlerweile auf einen Mix von Arm- und RISC-V-basierenden CPUs, oft werden diese sogar auf einem SoC integriert. Was sich kein Entwickler wünscht, ist in solchen Fällen mit unterschiedlichen Toolchains arbeiten zu müssen. Gefragt sind daher IDEs und Debugging-Tools, die identische Funktionen und Benutzerschnittstellen für beide Architekturen bieten. Ganz gleich ob ein Prozessor von Arm oder SiFive gewählt wird, zum Debuggen bietet Segger mit dem J-Link [1] ein einheitliches Tool. Es wurde in einer Umfrage von den Elektronik-Lesern zum besten Debugger gewählt [2]. Auch die IDE Embedded Studio von Segger, die beim Elektronik-Lesertest hervorragend abgeschnitten hat, ist für Arm und RISC-V verfügbar [3]. Last but not least profitieren aber auch Entwickler, die mit SiFives eigener Software Freedom E SDK entwickeln, von Seggers Embedded-Know-How: SiFive hat Seggers Laufzeitbibliothek emRun lizensiert und integriert sie vollständig in Freedom E SDK [4]. Das Ergebnis: Bis zu 25 % kleinerer Code mit der Möglichkeit, Speicher und damit Siliziumfläche, Energie und Geld zu sparen. |
Die Qual der Wahl
Wie immer hängt es an der Anwendung, welche Wahl die Beste ist. SiFives 7er-Serie liefert gegenüber der 5er-Serie eine beeindruckende Leistungssteigerung von 63 %. Noch wichtiger ist, dass sie es SiFive ermöglicht, gegen Dual-Issue-Arm-CPUs wie Cortex-M7 und Cortex-A55 anzutreten. Die gesteigerte Leistung des U74 erweitert auch das Spektrum der Linux-Anwendungen, die RISC-V bedienen kann. Um mit Arm bei Anwendungen konkurrieren zu können, die DSP- oder KI-Verarbeitung erfordern, musste SiFive eine Vektoreinheit hinzufügen: Auch wenn es hierzu eine Ankündigung des VIS7 gibt (siehe Kasten: Vektoreinheit für S7 von SiFive), wird das Produkt auf SiFives-Website derzeit noch nicht offiziell angeboten.
Literatur
[1] Seggers J-Link Debugging-Tools für SiFive- und Arm-CPUs: https://www. segger.com/products/debug-probes/j-link/
[2] Schlichtmeier, T.: Leser-Umfrage zu Debugging – Das sind die Top 3. elektronik.de, 25. Mai 2021, www.elektroniknet.de/embedded/entwicklungstools/das-sind-die-top-3.186641.html
[3] Stelzer, G.:»Embedded Studio« von Segger mit Top-Bewertung. Elektronik 2021, H. 4, S. 6–9.
[4] Weka Fachmedien, Newsdesk: SiFive lizenziert Laufzeitbibliothek emRun von Segger. elektronik.de, 28. Mai 2021, www.elektroniknet.de/embedded/software/sifive-lizenziert-laufzeitbibliothek-emrun-von-segger.186775.html.
Der Autor
Frank Riemenschneider
studierte an der Leibniz-Universität Hannover Elektrotechnik mit dem Schwerpunkt Prozessorarchitekturen. Bei Segger Microcontroller ist er seit März 2021 als Senior-Marketing- und PR-Manager tätig und betreut die gesamte Produktpalette.
frank.riemenschneider@segger.com
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