定义已更改，因此将影响设计过程。

在最新的周期性发展热潮的刺激下，半导体行业进入了定制处理器的新黄金时代，但是这次“定制处理器”意味着不同的东西。

上一个时代，每家主要的半导体公司都拥有内部处理器：SuperH，PowerPC，V800，Alpha，MEP，Trimedia等，其中一些在特定领域比其他领域更加专业。但是，行业整合和维护专有架构的巨额花费导致其中的许多都逐渐消失，整个行业进入了“标准架构”的漫长时期，而定制处理器填补了诸如音频处理等应用领域的空白。

“在过去的几年中，出现了用于图像处理、无线基带、LiDAR、图形和神经网络的领域专用内核，” Codasip营销副总裁Chris Jones说。

这样，定制处理器已发展为意味着针对特定任务类别进行了优化的处理器。微体系结构和指令集由最终将运行的软件来确定。如今，对可实现标准ISA专有指令扩展的定制工具的需求很高。

Jones说：“对于设计团队来说，这是一种高效而低风险的方式，以实现他们的'秘密配方'。”此外，设计过程现在比以往任何时候都更关注软件，这对建模和性能分析工具提出了要求，以简化自定义体系结构。 RISC-V运动为定制化在背后做出了巨大贡献，因为其模块化架构为非标准扩展提供了空间，专有软件IP技术可以嵌入在定制指令中，而不会牺牲行业标准ISA和随附生态系统的优势。”

定制处理器曾经是指从头开始设计的CPU，但是其定义是随着时间而发展和扩展的。

“用户可配置IP的可用性意味着设计人员可以选择最适合其目标应用的总线和寄存器宽度，缓存大小，流水线级数和其他处理器功能，” OneSpin解决方案产品设计验证的专家Nicolae Tusinschi说。“虽然最终的处理器可能不被认为是定制的，但大量可能的配置意味着所选的特定功能集可能在所有用户中都是唯一的。如果处理器IP以RTL形式交付或生成，并且如果许可协议允许，则用户可以将设计更改为真正定制的程度。”

他同意RISC-V ISA进一步扩展了自定义处理器的概念，因为其指令集体系结构定义了不同的数据宽度和可选指令的多种类别，包括特权模式扩展和变体。这些功能的任何选择均被视为符合ISA。

“由于RISC-V是一种不依赖于单个供应商的开放式体系结构，因此用户可以从多个IP供应商甚至从开源资源库中选择许多不同的处理器。从简单的控制器到具有乱序执行、多级缓存和其他高级功能的并行处理系统，RISC-V被明确定义为可以在各种微体系结构上实施。” Tusinschi说。

Tusinschi说，RISC-V ISA还可以添加用户定义的扩展，例如新指令，从而为设计开发适合最终应用的处理器提供了更大的灵活性。 “因此，许多RISC-V处理器是真正的定制产品，具有定制的功能选择，定制的微体系结构和定制的扩展，同时仍符合ISA。这个更复杂的设计过程对验证具有重要意义。仅仅遵守是不够的。任何RISC-V验证解决方案都必须处理可选功能，验证包括微体系结构在内的完整设计，并且足够灵活以包含用户扩展。”

同时，消费者、工业和汽车产品对高性能计算的需求也在不断增长，以提供创新的“哇”的体验。

“功率和热约束推动了除高性能之外对高功率效率（每瓦性能）的需求。” Cadence的Tensilica IP产品管理、市场营销和业务开发高级总监Lazaar Louis指出,“定制处理器有助于满足这些需求。”

例如，消费者视频通话产品需要几个特定领域的处理器，包括音频、图像和AI处理，才能提供引人入胜的体验。同样，自动驾驶汽车需要信号处理器来预处理摄像头、雷达、激光雷达和超声传感器数据。下一步是感知车辆的周围环境，包括行人和其他车辆的位置。 Louis解释说，下一步是决策，以估算路径规划和驾驶员协助。

图1：自动驾驶汽车处理器。来源：Cadence

过去，许多定制处理器都使用专有指令集。这种方法的缺点是限制了这些处理器的用途。好处是，工具集和体系结构更改由供应商维护，他们对确保其可靠和安全有既得利益。由加州大学伯克利分校的一个小组开发的RISC-V允许根据需要扩展开放式指令集。

“定制处理器的主要问题是对定制指令以及基本核心集的验证，以确保任何定制都不会改变整体功能，” Breker Verification Systems的副总裁兼首席营销官Dave Kelf说。“定制处理器公司经常为用户执行此验证过程。 RISC-V将需要类似的验证机制，并且在处理器周围如雨后春笋般涌现的开源社区很可能提供了这一点。一个验证平台可以自动测试处理器周围的子系统，并且其模块化程度足以添加必要的指令，从而可以对处理器以及定制指令进行全面测试。这样的系统将大大增加RISC-V扩展的成功。”

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