經過同仁們的不懈努力以及RISC-V的天然優勢，科普和定義RISC-V已然無須贅述。這個開源的指令集架構（ISA）由于其靈活性、可擴展性和模塊化而越來越受歡迎。事實上，RISC-V的主要優點和主要 "存在理由 "之一是可定制的指令集（ISA）和可定制的處理器內部設計（微架構）以滿足特定的應用要求。這種定制能力延伸到定制計算解決方案，使開發人員能夠創建為其工作負載優化的硬件。那么關于RISC-V定制化，定制計算的好處和優勢以及行業應用有哪些呢？

硬件設計的傳統方法及其局限性

當工程師設計系統時，總是要在靈活性和性能之間進行權衡。最靈活的方法是選擇一個通用的內核，并對軟件進行優化。這種處理器構建的現成方法，使得競爭對手可以很容易地與之匹配。但這往往意味著算法的執行效率不高，因此運行速度極慢。

克服這一問題的傳統方法是創建固定功能電路，旨在執行一組特定的操作。這些硬件功能可能非常快，但由于它們是硬編碼的，很難進行修改或更新以滿足不斷變化的應用要求。

這是合適的解決方案是結合兩種方法。首先保持軟件的靈活性，然后在處理器中引入額外的邏輯，以實現速度的提升。

RISC-V標準在設計之初就能夠實現這一點。模塊化外加多種標準擴展專門用于常見的使用場景，但它也允許設計者創建自有ISA補充，并修改內核的微架構以滿足特定的應用要求。這種定制能力使特定工作負載的硬件優化成為可能，從而提高性能、功耗和整體效率。

RISC-V定制化的主要優勢

首先針對獨特工作負載的定制指令

RISC-V定制的關鍵優勢之一是能夠根據特定的應用需求創建定制指令。可以使用定制指令來加速關鍵操作，減少內存訪問，并提高能源效率。例如創建一個定制指令來執行一個特定的人工智能算法，減少執行操作所需的時鐘周期數。這一點已經在Codasip的很多技術白皮書和案例研究中經過驗證，例如L31內核上的嵌入式AI--CodAL中的緊湊型神經網絡加速器。在這篇論文中，我們的應用工程團隊從軟件和硬件的角度研究了什么可以使在資源受限的嵌入式設備上運行AI算法更容易。

硬/軟協同優化

為了正確挑選定制指令并創建高效的實現，軟件和硬件團隊需要協同合作。這就是硬件/軟件共同優化，而實現這一點則需要改變方法。改變一貫的習慣起初似乎會引起不適，但除了更好的系統效率外，還有很多其它益處。在處理器定制流程的早期階段，雙方（硬件和軟件）的架構師可以從產品開發初始階段就進行合作。這樣，軟件團隊開始開發關鍵算法，并更早地發現那些如果硬件已經凍結時就無法實現的潛在收益。

Codasip利用自研的架構語言CodAL和工具來支持這種協同合作，甚至在硬件設計者開始編寫第一行RTL之前就能運行軟件！

以可控成本實現最佳PPA的定制計算

添加定制指令已經是提高處理器效率的一個非常有效的方法。但還有許多有用的額外功能。比如增加處理器和接口或其他處理元素之間的數據吞吐量，并行化一些操作，管理特定的數據類型，或增加與應用相關的功能。這些可修改的例子不僅僅是只增加指令，而是為實際應用帶來量身定制的優勢所在。

在Codasip，我們稱之為 -定制計算。

定制計算使設計者能夠為特定類型的工作負載創建優化的硬件。它可以實現任何工藝技術增益都無法帶來的PPA收益，包括已經失效的摩爾定律。

定制指令的優勢

定制計算對于需要高性能、低延遲或高能效的應用特別有價值。更重要的是它可以構建不二的差異化競品，與實際需求完美匹配的競品。而這也是處理器工程的 "高級定制"。

提高安全性和可靠性

除去性能和能源效率之外，定制計算還可以使企業通過在處理器的核心部分增加安全功能來提高安全性。通過創建定制指令，還可以使軟件具有排他性，使得競爭對手無法使用，同時使潛在的攻擊者難以生存，提高整個系統的安全和安全性。

此外，定制計算還可以專注于提高可靠性和減少維護成本。通過添加糾錯功能和特殊運行時的硬件檢查，以減少硬件故障的風險，并盡量減少停機時間。例如工業物聯網或汽車等應用。

靈活性是關鍵

通過定制進行創新

總之，RISC-V定制和更普遍的定制計算帶來了顯著的效率提升。通過硬件和軟件團隊之間緊密的合作來實現，同時需要強有力的方法論和高效的工具來支持。手動完成所有這些將是一項巨大的任務。這就是為什么Codasip可以通過以下解決方案協助目標達成：

可定制的RISC-V IP

幫助識別改進領域和支持硬件/軟件共同優化方法的工具。

審核編輯 ：李倩