新思科技ASIP Designer助力开发者快速构建RISC-V处理器

ASIP 与 RISC-V 的高度适配

专用指令集处理器（ASIP）是一种定制化指令集的处理芯片，它为某个或某一类应用而专门设计，通过权衡速度、功耗、成本、灵活性等多个方面，开发者可以定制 ASIP 以达到最佳平衡点。与通用处理器相比，ASIP 计算效率更高，与固定功能的 RTL 设计相比，ASIP 灵活性更高，因此对于高度定制化的应用来说，ASIP 是不二选择，其定制化架构可高效满足各种特定应用的性能需求，例如无线基带处理、图像信号处理、音频管理以及人工智能等。

ASIP 拥有以下几个关键优势：

通过架构定制化和指令级，数据级以及任务级的并行化来提升性能

通过上述特性以及功耗优化的 RTL 生成和内核电源门控，降低功耗

流片后仍具有可编程性，因此可满足不断变化的需求而无需重新设计，且可提供从 C 语言到芯片的快速算法映射，并可轻松调试

RISC-V 架构最显著的特点是其高度的灵活性和可扩展性，这使其成为 AI 计算的理想选择。RISC-V 允许开发者根据特定应用需求添加定制化指令集扩展，这一特性在 AI 领域尤为重要，因为不同类型的 AI 模型（如 CNN、Transformer 等）对计算模式有不同的需求。

RISC-V 架构指令集的扩展分为两大类：一个是标准扩展（Standard Extensions）：如整数（I）、压缩（C）、浮点（F/D）等，由 RISC-V 基金会维护，需经过标准流程审核。另一个是定制扩展（Custom Extensions）：由设计团队根据特定应用自定义开发，能够融合多条基础指令，生成一条高效复合指令，从而在保持精简架构理念的同时实现高性能或低功耗。这种“模块化、可裁剪、可定制”的架构哲学使得 RISC-V 架构极其适用于应用特定处理器（ASIP）的开发场景。

新思科技 ASIP Designer——助力开发者快速构建 RISC-V 处理器

RISC-V 的扩展和开发设计不仅依赖设计思想，更需要强有力的 EDA 工具支持。新思科技作为全球 EDA 领域的领导者，为开发者提供专用指令集处理器设计工具——ASIP Designer。ASIP Designer 是一个工具套件，使 SoC 团队能够轻松实现 ASIP 设计。其关键功能包括：

通过“Compiler-in-the-Loop”和“Synthesis-in-the-Loop”的方法，快速探索架构

自动生成高效的基于 C/C++ 编译器的软件开发工具包，能够自动适应每次架构更改

自动生成功耗和面积优化的可综合 RTL

ASIP Designer 让开发者使用 nML 语言进行建模，对处理器进行结构性描述，便于快速建模和架构（包括指令集和微架构）修改。基于这种高级描述，ASIP Designer 能够自动配置出一套 SDK，其中包含一个周期精确指令集仿真器、汇编器、链接器、调试器和 C/C ++ 编译器。该 SDK 的即时可用性使得开发者能够快速编译并运行其专有的 C 应用程序代码，以便确定性能。这种“Compiler-in-the-Loop”的方法是高效探索架构优化方向的关键因素。开发者可以从 ASIP Designer 提供的众多设计示例中的某一个开始入手。基于一套简单的标量处理器架构，开发者通过添加数据级并行（SIMD）和专用指令来进行各种定制。这些专用指令为标量及矢量执行单元提供了专门的位运算和算术运算（例如定点运算），而且还定制了专用的数据通路，以实现性能和效率的最大化。由此产生的架构完全采用 C 语言编程，从而使得软件开发人员能够轻松利用该 ASIP 的架构优化的特点，开发软件代码。同时，ASIP Designer 与新思科技其他 EDA 工具可完全互操作，这一工具链极大提升了处理器从概念到原型的开发效率，尤其适用于快速迭代、资源受限的芯片项目。

新思科技 ASIP Designer 为开发者提供广泛的 RISC-V ISA 处理器模型，作为开发者定制设计的起点，工具中提供 12 个可直接使用的示例模型源代码，比如基于 ISA RV64IM、ISA RV32IM ，分别拥有多个 32 位和 64 位数据通路的整数模型 Trvp 和基于 ISA RV32IMZfinx 的浮点模型 Trv32pf。开发者利用 ASIP Designer，可快速构建自己的优化 RISC-V 处理器，加速项目进度。

面向未来，持续推动 RISC-V 生态繁荣

在数据驱动与边缘智能爆发的时代背景下，如何通过定制扩展释放 RISC-V 的潜力，已经成为产业关注的焦点。新思科技持续开拓创新，携手生态合作伙伴，深耕 RISC-V 领域，积极探索发展路径：

利用定制扩展实现差异化竞争力；

通过 SIMD 等架构形式应对高并行需求；

借助新思科技 ASIP Designer 等设计工具加速软硬件协同设计。

随着 RISC-V 生态持续繁荣，这些面向特定工作负载的架构定制化能力，将成为其在 AIoT、可穿戴、边缘计算等领域持续推进的核心驱动力。