在托卡马克等离子体的辅助加热系统中,随着高压电源设备的不断增加,对高压电源控制系统的实时传输和数据可靠性有了更严苛的要求。为保障HL-3装置高压电源控制系统的稳定性及数据准确性,研究选用了Chisel语言,设计并开发了一款高压电源...在托卡马克等离子体的辅助加热系统中,随着高压电源设备的不断增加,对高压电源控制系统的实时传输和数据可靠性有了更严苛的要求。为保障HL-3装置高压电源控制系统的稳定性及数据准确性,研究选用了Chisel语言,设计并开发了一款高压电源控制系统的RISC-V微控制器。设计的实现采用了诸如数据前推和分支预测等流水线相关技术以创建一个单发射五级流水线微控制器。这款微控制器已成功通过预定的测试集,并能在高云Tang Primer 25K开发板上顺利运行RT-Thread嵌入式实时操作系统的运行测试。在功耗受限的条件下,此RISC-V微控制器能够高效地执行数据处理,满足可控核聚变领域对嵌入式微控制器开源可定制化设计及可靠性的需求。展开更多
智能终端正加速向轻量化、低功耗、高安全、定制化方向演进,传统芯片架构存在的授权约束、功耗瓶颈及灵活性不足等问题,已难以匹配多场景创新需求。第五代精简指令集(Reduced Instruction Set Computing-V,RISC-V)架构凭借开源免费、模...智能终端正加速向轻量化、低功耗、高安全、定制化方向演进,传统芯片架构存在的授权约束、功耗瓶颈及灵活性不足等问题,已难以匹配多场景创新需求。第五代精简指令集(Reduced Instruction Set Computing-V,RISC-V)架构凭借开源免费、模块化定制、低功耗、高扩展性等核心优势,打破了传统架构垄断格局,成为智能终端产业转型升级的关键支撑。从技术突破、生态构建、产业协同3个维度发力,提出优化路径,旨在提升RISC-V与智能终端的适配协同能力,助力产业高质量发展。展开更多
RISC-V作为一种新兴的开源精简指令集架构,是后摩尔时代处理器技术发展与创新的关键之一.浮点求和与点积运算是数值运算的基础组成部分,在众多领域应用广泛.目前RISC-V架构尚未适配兼具高精度和高效率的求和与点积运算算法,这是因为现...RISC-V作为一种新兴的开源精简指令集架构,是后摩尔时代处理器技术发展与创新的关键之一.浮点求和与点积运算是数值运算的基础组成部分,在众多领域应用广泛.目前RISC-V架构尚未适配兼具高精度和高效率的求和与点积运算算法,这是因为现有优化方案难以良好地平衡运算精度和效率,要么侧重于低精度算法效率,要么通过牺牲效率实现高精度运算.本文利用RVV(RISC-V Vector instruction set extension,RVV)矢量扩展指令,设计并实现了一种基于无误差变换技术的高效、高精度求和与点积算法.首先避免使用规约指令以防止运算精度降低,实现并优化两类运算基于RVV的向量化算法;其次根据算法中的数据依赖关系,对寄存器配置参数进行优化.最后针对算法核心步骤进行汇编优化,增加指令级并行度,提高流水线利用率.实验结果表明,与两类运算操作的原始算法相比,优化后的算法运算效率分别提高了4.4和4.2倍.优化后的算法与多精度库MPFR中的四精度算法有相同精度,但其运算效率明显优于后者,其计算速度与OpenBLAS的双精度计算速度相当.展开更多
Embedded and Internet of Things(IoT)devices have extremely strict requirements on the area and power consumption of the processor because of the limitation on its working environment.To reduce the overhead of the embe...Embedded and Internet of Things(IoT)devices have extremely strict requirements on the area and power consumption of the processor because of the limitation on its working environment.To reduce the overhead of the embedded processor as much as possible,this paper designs and implements a configurable 32-bit in-order RISC-V processor core based on the 16-bit data path and units,named RV16.The evaluation results show that,compared with the traditional 32-bit RISC-V processor with similar features,RV16 consumes fewer hardware resources and less power consumption.The maximum performance of RV16 running Dhrystone and CoreMark benchmarks is 0.92 DMIPS/MHz and 1.51 CoreMark/MHz,respectively,reaching 75%and 71%of traditional 32-bit processors,respectively.Moreover,a properly configured RV16 running program also consumes less energy than a traditional 32-bit processor.展开更多
文摘在托卡马克等离子体的辅助加热系统中,随着高压电源设备的不断增加,对高压电源控制系统的实时传输和数据可靠性有了更严苛的要求。为保障HL-3装置高压电源控制系统的稳定性及数据准确性,研究选用了Chisel语言,设计并开发了一款高压电源控制系统的RISC-V微控制器。设计的实现采用了诸如数据前推和分支预测等流水线相关技术以创建一个单发射五级流水线微控制器。这款微控制器已成功通过预定的测试集,并能在高云Tang Primer 25K开发板上顺利运行RT-Thread嵌入式实时操作系统的运行测试。在功耗受限的条件下,此RISC-V微控制器能够高效地执行数据处理,满足可控核聚变领域对嵌入式微控制器开源可定制化设计及可靠性的需求。
文摘智能终端正加速向轻量化、低功耗、高安全、定制化方向演进,传统芯片架构存在的授权约束、功耗瓶颈及灵活性不足等问题,已难以匹配多场景创新需求。第五代精简指令集(Reduced Instruction Set Computing-V,RISC-V)架构凭借开源免费、模块化定制、低功耗、高扩展性等核心优势,打破了传统架构垄断格局,成为智能终端产业转型升级的关键支撑。从技术突破、生态构建、产业协同3个维度发力,提出优化路径,旨在提升RISC-V与智能终端的适配协同能力,助力产业高质量发展。
文摘RISC-V作为一种新兴的开源精简指令集架构,是后摩尔时代处理器技术发展与创新的关键之一.浮点求和与点积运算是数值运算的基础组成部分,在众多领域应用广泛.目前RISC-V架构尚未适配兼具高精度和高效率的求和与点积运算算法,这是因为现有优化方案难以良好地平衡运算精度和效率,要么侧重于低精度算法效率,要么通过牺牲效率实现高精度运算.本文利用RVV(RISC-V Vector instruction set extension,RVV)矢量扩展指令,设计并实现了一种基于无误差变换技术的高效、高精度求和与点积算法.首先避免使用规约指令以防止运算精度降低,实现并优化两类运算基于RVV的向量化算法;其次根据算法中的数据依赖关系,对寄存器配置参数进行优化.最后针对算法核心步骤进行汇编优化,增加指令级并行度,提高流水线利用率.实验结果表明,与两类运算操作的原始算法相比,优化后的算法运算效率分别提高了4.4和4.2倍.优化后的算法与多精度库MPFR中的四精度算法有相同精度,但其运算效率明显优于后者,其计算速度与OpenBLAS的双精度计算速度相当.
基金the National Key Research and Development Project of China under Grant No.2021YFB0300300the National Natural Science Foundation of China under Grant Nos.62090023,61872374,61672526 and 62172430the Natural Science Foundation of Hunan Province of China under Grant No.2021JJ10052.
文摘Embedded and Internet of Things(IoT)devices have extremely strict requirements on the area and power consumption of the processor because of the limitation on its working environment.To reduce the overhead of the embedded processor as much as possible,this paper designs and implements a configurable 32-bit in-order RISC-V processor core based on the 16-bit data path and units,named RV16.The evaluation results show that,compared with the traditional 32-bit RISC-V processor with similar features,RV16 consumes fewer hardware resources and less power consumption.The maximum performance of RV16 running Dhrystone and CoreMark benchmarks is 0.92 DMIPS/MHz and 1.51 CoreMark/MHz,respectively,reaching 75%and 71%of traditional 32-bit processors,respectively.Moreover,a properly configured RV16 running program also consumes less energy than a traditional 32-bit processor.
