Imagination再战CPU市场！推出基于RISC-V的处理器产品系列

12月6日，由Linux基金会举办的一年一度RISC-V全球峰会召开，各路大咖齐聚一堂探讨开源ISA问题。发布新产品是这个峰会的传统，这次也不例外，Imagination Technologies在会上宣布推出Catapult系列RISC-V中央处理器（CPU）产品系列，并表示这些全面创新设计的CPU产品旨在满足下一代异构计算的需求。

说起Imagination，最知名的要数其 PowerVR GPU 系列，但在过去几年中，他们却一直在通过 RVfpga 等项目涉足 RISC-V 生态系统。2020年夏天，Imagination在一次电话财报会议中透露，将设计 RISC-V CPU 内核，但并未公布细节。

在 RISC-V 峰会上，他们正式宣布了 Catapult 系列 RISC-V 内核，并概述了未来发展的以异构计算为中心的路线图。RISC-V是一种正在改变处理器设计的开源CPU架构，而Imagination基于RISC-V的Catapult CPU可根据性能、效率或两者间平衡等各种应用场景进行配置，使其适用于更广泛的市场。

在过去的20年中，Imagination一直在提供半导体知识产权（IP）解决方案，基于这些经验开发的全新CPU产品得到了快速扩展的、基于开放标准的RISC-V生态系统的支持，该生态系统通过提供更多可选的解决方案，不断推动嵌入式CPU行业的发展。Imagination的加入将为迅速扩大的RISC-V生态系统带来更大的产品和解决方案的选择范围，并特别针对异构计算系统进行了优化。现在，客户对基于开源RISC-V ISA的解决方案有了更广泛的选择，避免了只能从专有架构解决方案中进行选择。

Catapult系列有四款不同的CPU产品，分别是：动态微控制器、实时嵌入式CPU、高性能应用处理器CPU、和支持汽车功能安全的CPU。目前，Imagination 已经完成了他们的第一个 CPU 内核设计，正用于微控制器（MCU）和实时CPU，该内核在其 L1 和 TCM 缓存中均提供 ECC，并支持 RISC-V 的一些全新扩展，例如矢量计算扩展，以及客户要求的其他潜在扩展。Imagination的客户已经将其应用于其系统级芯片（SoC）中的高性能汽车图形处理器（GPU）上并已经出货；实时嵌入式CPU现已上市；高性能应用处理器CPU和汽车CPU也将于2022年开始陆续上市。

高度可配置的设计

Catapult CPU是专为5G调制解调器、存储、先进驾驶辅助系统（ADAS）/自动驾驶车辆、数据中心和高性能计算等应用市场而打造。该系列CPU均采用多线程架构，有32位和64位两种版本，并且提供了大量的可选项，客户可以根据每种应用的需求去进行配置。它们可以扩展到每个集群中有8个非对称相干内核，以增强SoC的多功能性，并可选择添加自定义加速器。

Imagination创新主管Tim Mamtora表示：“随着云端、边缘和设备中对计算能力的需求不断增长，在面积和功耗严格受限的情况下，大量数据的处理面临着前所未有的挑战。在用加速器来处理日益多样化的工作负载时，异构计算架构是提供高性能、高灵活性和高弹性计算的关键。我们全新的CPU内核为市场提供了一系列基于RISC-V的、出色的解决方案，使我们能够更好地满足这些需求。此外，这些CPU也能够增强我们世界一流的GPU、神经网络加速器和以太网产品的功能。”

得到RISC-V生态系统支持的CPU

由于Catapult CPU系列的设计符合RISC-V ISA，因此它们将得到RISC-V生态系统的全面支持，其中的软件和工具不仅已经非常多元化而且还在不断地增加。

作为Imagination异构计算解决方案的一部分，Catapult CPU为使用Imagination IP的SoC提供了全面的硬件、软件和调试支持，增强了其GPU、人工智能（AI）和EPP内核的功能。随着早期性能评价模型的出现，SoC制造商能够根据他们的应用需求构建模型，并选择合适的计算单元。所有这些做法都可支持生产商去释放系统资源，并提高其设计的性能和能效。

Catapult系列中的汽车CPU根据ISO 26262车规标准开发，可为客户去达到每个汽车安全完整性等级（Automotive Safety Integrity Level，ASIL）而提供一系列CPU解决方案。这些全新的CPU不仅带有功能安全性和安防性能，而且其设计也符合行业中经过验证的安全理念。这种设计使SoC制造商能够达到其目标市场所要求的最高级别的安全性和认证。

Imagination计算业务副总裁Shreyas Derashri说道：“对于RISC-V市场来说，Imagination的Catapult CPU是一种全新的、令人兴奋的解决方案。这些CPU产品不仅凝聚了我们在打造创新性半导体IP方面的所有经验和专长，也进一步巩固了我们作为值得信赖的异构IP解决方案供应商的地位。得益于Imagination拥有的丰富的CPU专利组合，Catapult CPU提供了全面的知识产权保护。这些内核可应用于从嵌入式到高端应用等诸多市场中，其设计旨在实现强大的性能。同时，这些CPU可提供与我们享有盛名的产品相同的质量、可靠性和能效。”

RISC-V国际基金会首席执行官Calista Redmond说道：“RISC-V国际基金会很高兴看到Imagination推出了一系列基于RISC-V的CPU产品。Imagination推出的这些CPU产品也突显了RISC-V市场和其生态系统在供应商和行业合作伙伴等方面在不断成长。Imagination展示了基于RISC-V的解决方案在异构计算中拥有的丰富而多样的机会。”

瑞萨电子汽车SoC开发部副总裁Tatsuya Kamei表示：“瑞萨电子与Imagination有着悠久的合作历史，该公司在提供可靠的和值得信赖的创新性产品方面一贯声誉卓著，使我们能够提供行业领先的汽车SoC。不断增长的RISC-V市场需要多元化的产品和可信赖的合作伙伴，同时也需要更加关注安全和安防。我们很高兴看到Imagination推出全新的、基于RISC-V的Catapult CPU IP，它们定会满足这些标准。”

林利集团（Linley Group）高级分析师Mike Demler表示：“随着RISC-V市场的不断成熟，我们早就预计到Imagination将采用这种广受欢迎的ISA来重新进入CPU市场。Imagination通过利用其与其他CPU架构合作的丰富经验，来优化这些全新的Catapult内核与其的GPU和人工智能加速器的结合，从而使其产品实现了与其他RISC-V IP供应商的产品之间的差异化。凭借着覆盖从微控制器内核到应用处理器CPU的完整产品系列，Imagination在CPU领域成为了值得关注的、具有竞争力的厂商。”

Catapult SDK和Catapult Studio

与Catapult CPU系列IP同时提供的还有一个功能齐全的软件开发工具包（SDK），其中包括增强版的、符合行业标准的构建和调试工具，如GCC、LLVM和GDB、优化的C库；同时Imagination还提供了Catapult Studio，其自己的集成开发环境（IDE）；Catapult Studio以Visual Studio Code为基础，同时具有专注于嵌入式的、RISC-V开发的附加功能，并可与来源更广泛的SDK紧密集成，从而使开发人员能够充分利用Catapult CPU的优势。

Catapult SDK可用于Windows、Ubuntu、CentOS、MacOS和FreeRTOS等操作系统，也可对Linux操作系统进行全面支持，包括参考引导加载程序、内核和基于Yocto的文件系统。

Imagination还为Catapult CPU提供了快速和性能评价模型，它们可提供交互式调试，并能够与gem5仿真器兼容，从而大幅度开阔了仿真环境，以增强功耗和能效测试。

Catapult CPU具有以下主要功能：

• 全面的创新设计，并得到了快速扩展的RISC-V生态系统的支持
• 作为Imagination完整的异构计算解决方案的一部分，与其GPU、人工智能神经网络加速器（AI NNA）和以太网数据包处理器（EPP）内核一样重要
• 为使用Imagination IP内核的异构SoC提供了全面的硬件、软件和调试支持
• 为汽车和工业领域提供了功能安全性解决方案
• 符合行业经过验证的安全防护理念，同时可满足目标市场对安全性和认证的要求
• 由一家成熟公司提供，该公司在提供复杂IP解决方案方面有着20年的专业经验，并拥有强大的支持能力

有分析认为，Imagination 对于 Catapult 系列的计划看起来很像老对手 Arm Cortex 系列，而用RISC-V来加入CPU战场，可以说是顺势而为了。在发布会最后，该公司还表示正在开发更复杂的无序 RISC-V 内核设计，预计在 2023-2024 年的时间框架内完成。乱序 Catapult 本质上是他们提供高性能 RISC-V 应用处理器的第一个尝试，而目前Arm也在尝试进入高性能处理器市场。

责编：Luffy Liu