Imagination推出Catapult系列RISC-V CPU内核

前不久Linux基金会举办了RISC-V年度峰会，参与开源ISA的各方聚集在一起，讨论RISC-V生态系统中的最新产品和进展情况。峰会总是以一些新产品的发布为压轴戏，今年也不例外，Imagination Technologies在展会上公开了他们第一个RISC-V CPU内核的细节，同时宣布他们打算在未来几年内开发一整套CPU内核。

该公司目前以其PowerVR GPU产品系列而闻名，在过去几年里，他们一直通过RVfpga等项目涉足RISC-V生态系统。去年夏天，该公司在一次财报电话会议上透露，他们将设计RISC-V CPU内核，更多细节将陆续公布。这次在RISC-V峰会上，他们提供了更多细节，正式发布了他们的Catapult系列RISC-V内核，并概述了以异构计算为中心的未来发展路线图。

Catapult系列是Imagination对完整的RISC-V CPU内核系列的总称。Imagination已经（且正在）设计多种微架构，以涵盖广泛的性能/功率/面积（PPA）需求，Catapult系列预计将包括从微控制器级处理器到高性能应用处理器的所有产品。

总而言之，Imagination为完整的Catapult系列制定的计划看起来很像Arm的Cortex系列，Imagination准备为微控制器（Cortex-M）、实时CPU（Cortex-R）、高性能应用处理器（Cortex-A）和功能安全CPU（Cortex-AE）设计CPU内核。Arm仍然是这一领域的佼佼者，因此拥有类似的产品结构应该有助于Imagination为任何选择切换到Catapult的客户顺利过渡。

目前，Imagination已完成了第一款CPU内核的设计，这是一个简单的、适用于32位和64位系统的顺序内核。Catapult已被用于微控制器和实时CPU，据该公司称，Catapult微控制器用于车载芯片已发货。同时，实时内核也提供给了客户，但芯片还没有出货。

目前的顺序内核设计在一个集群中最多支持8个核。该公司没有给出任何性能数据，但要记住这是一个简单的处理器，用于微控制器和其他非常低功耗的设备。同时，该内核可通过L1和TCM缓存与ECC兼容，并支持RISC-V的一些全新扩展，如向量计算扩展，如果客户要求，还可能支持其他扩展。

继目前的顺序内核基础上，Imagination在其近期的路线图上还有三款内核设计。2022年，该公司计划发布一个增强版的顺序内核，作为应用处理器级别的设计，并支持Linux等“丰富”的操作系统。而在2023年，将推出另一个性能更高的内单核，用于实时和应用处理器市场。最后，该公司还在开发一个更复杂的失序RISC-V内核设计，预计将在2023-2024年时间框架内完成。失序Catapult基本上是他们第一次提供高性能的RISC-V应用处理器，就像我们目前看到的Arm领域的高性能内核一样，有可能成为Catapult家族中最引人注目的成员。

更长远的计划是该公司的“下一代异构计算”设计。这将是超越目前异构产品的CPU设计（即将CPU、GPU和NPU集成在一个SoC中）。在这一点上，Imagination没有说更多，但他们明确表示，他们不会仅仅停留在高性能的CPU内核上。

总体而言，这些都是Imagination从头开始的设计。虽然该公司早已卖掉了Meta和MIPS CPU部门，但仍然保留了这些领域的大量工程人才，以及该领域的大量专利的所有权或使用权。因此，尽管他们没有直接重复使用早期设计中的任何东西，但他们希望利用以前的经验来尽快构建更好的IP。

当然，CPU内核只是在IP领域取得成功的一部分。除了目前的Arm，在RISC-V领域还有其他多个玩家，如SiFive，他们都在争夺同一个市场。因此，Imagination需要在竞争中脱颖而出，并向客户提供某种市场优势。

为此，Imagination将大力宣传利用其IP进行异构计算设计的可能性。与其他一些RISC-V CPU内核供应商相比，Imagination已经拥有完善的GPU和NPU IP，因此，希望将一些不只是单纯的CPU组合在一起的客户将能够利用Imagination更大的IP库。这确实使该公司与Arm直接竞争，但这似乎也是Imagination的目标所在。

除此之外，Imagination认为他们在这一领域的另一大优势是公司的历史和地理位置。如前所述，Imagination拥有大量的专利权。因此，对于那些希望避免额外专利授权的客户来说，他们可以利用Imagination的IP。同时，对于那些总部在美国以外的芯片设计者来说，如果他们担心地缘政治问题会影响到对IP的持续使用，那么Imagination自然可以作为一种替代方案，因为他们的总部不在美国，因此对其IP的使用不会被美国制裁。

随着Catapult系列RISC-V CPU IP的推出，Imagination为公司未来几年的发展制定了相当宏伟的计划。通过利用他们以前的CPU开发经验，以及他们目前互补的IP，如GPU和NPU，Imagination将目标设定为成为RISC-V IP领域的主要玩家，特别是在异构计算领域。最终，在实现这一目标之前，该公司需要做的事很多，但如果他们能够成功，那么凭借其多样化的IP集合，他们将在RISC-V供应商中处于一个相当独特的地位。

[参考文章]Imagination Launches Catapult Family of RISC-V CPU Cores: Breaking Into Heterogeneous SoCs — Ryan Smith