Efinix เปิดตัว Sapphire RV64 SoC โปรเซสเซอร์ Soft-Core สถาปัตยกรรม RISC-V แบบ 64 บิต ที่สามารถปรับแต่งการทำงานได้ ออกแบบมาสำหรับ FPGA ตระกูล Titanium และ Trion โดยพัฒนาบนพื้นฐานของคอร์ VexiiRiscv และสามารถกำหนดจำนวนคอร์ RISC-V ได้ตั้งแต่ 1 ถึง 4 คอร์ ทำงานด้วยความถี่สูงสุด 400 MHz
Sapphire RV64 มีไปป์ไลน์ 7 ขั้นตอน (7-stage pipeline) แคช L1 ที่กำหนดค่าได้ แคช L2 เสริมขนาด 64–512 KB และ RAM ภายในชิปขนาด 4–512 KB รองรับหน่วยความจำ DDR3, LPDDR4x และ HyperRAM โดยมีอินเทอร์เฟซ AXI ที่มีความกว้างสูงสุด 512 บิต และรองรับหน่วยความจำภายนอกตั้งแต่ 4 MB ถึง 8 GB คุณสมบัติอื่น ๆ ได้แก่ หน่วยประมวลผลเลขทศนิยม (FPU) ที่เลือกติดตั้งได้ ตัวทำนายการกระโดดของโปรแกรม (Branch Predictor) หน่วย Prefetcher, SV39 MMU, GPIO สูงสุด 32 ช่อง, I²C สูงสุด 5 ชุด, SPI สูงสุด 3 ชุด, UART สูงสุด 3 ชุด, Timer, Watchdog Timer และอินเทอร์รัปต์สำหรับผู้ใช้สูงสุด 8 ช่อง
สเปคของ Efinix Sapphire RV64 SoC :
- CPU
- คอร์ VexiiRiscv 64 บิต จำนวน 1 ถึง 4 คอร์ พร้อมไปป์ไลน์ ขั้นตอน (Fetch – ดึงคำสั่ง, Align/Decompress – จัดแนวและคลายการบีบอัดคำสั่ง, Decode – ถอดรหัสคำสั่ง, Issue – ส่งคำสั่งเข้าสู่การประมวลผล, Execute – ประมวลผลคำสั่ง, Memory – เข้าถึงหน่วยความจำ, Writeback – เขียนผลลัพธ์กลับ)
- สามารถกำหนดความถี่สัญญาณนาฬิกาของระบบได้ตั้งแต่ 20 MHz ถึง 400 MHz
- รองรับชุดคำสั่งเสริม RV64IMACFD_Zba_Zbc_Zbs ซึ่งรวมถึงการคำนวณเลขทศนิยมแบบความแม่นยำเดี่ยวและสองเท่า คำสั่ง Atomic คำสั่งแบบบีบอัด การจัดการบิต และการจัดการบล็อกแคช
- รองรับหน่วยจัดการหน่วยความจำ SV39 MMU ซึ่งเป็นตัวเลือกเสริมสำหรับการใช้งาน Linux
- รองรับหน่วยป้องกันหน่วยความจำทางกายภาพ (Physical Memory Protection: PMP) ซึ่งเป็นตัวเลือกเสริม โดยมีความละเอียดในการกำหนดพื้นที่ป้องกัน 4 KB
- แคช L1 – แคชคำสั่งและข้อมูลแบบหลายทาง (Multi-way Cache) ที่ปรับแต่งได้สูงสุด 8 ทาง โดยมีขนาดสูงสุด 4 KB ต่อทาง
- แคช L2 – แคชแบบใช้ร่วมกัน (Shared Cache) ขนาด 8 ทาง ซึ่งเป็นตัวเลือกเสริม สามารถกำหนดขนาดได้ตั้งแต่ 64 KB ถึง 512 KB
- หน่วยความจำ
- RAM ภายในชิป (On-chip RAM): ขนาด 4 KB ถึง 512 KB พร้อม Boot Loader ในตัวสำหรับบูตจาก SPI Flash
- หน่วยความจำภายนอก: เชื่อมต่อผ่านอินเทอร์เฟซ AXI3 แบบ Half-duplex หรือ AXI4 แบบ Full-duplex
- DDR3 สูงสุด 400 MHz / 800 Mbps
- LPDDR4x สูงสุด 1,600 MHz / 3,200 Mbps
- HyperRAM สูงสุด 250 MHz / 500 Mbps
- รองรับขนาด 4 MB ถึง 8 GB
- I/O
- สูงสุด 32x GPIO
- สูงสุด 5x I2C Master และ สูงสุด 3x SPI Master
- สูงสุด 3 3x UART (ทำงานที่ 115,200 baud)
- 1x ช่อง AXI4 Master และอินเทอร์เฟซ สูงสุด 5x APB3 Slave สำหรับอุปกรณ์ต่อพ่วงที่ผู้ใช้กำหนดเอง
- การดีบัก
- รองรับระบบดีบักมาตรฐานของ RISC-V
- 4x สูงสุด Hardware Breakpoint สำหรับหยุดโปรแกรม ณ ตำแหน่งที่กำหนด
- 4x สูงสุด Performance Counter โดยคู่มือผู้ใช้ระบุช่วงการกำหนดค่าไว้ที่ 1–9 ตัวด้วย
- รองรับการดีบักร่วมกับเครื่องมือ FPGA Debugger ซึ่งเป็นตัวเลือกเสริม
- อื่น ๆ
- สูงสุด 8x อินเทอร์รัปต์สำหรับผู้ใช้
- 3x User Timer
- Watchdog timer
- Dynamic Branch Predicto
- Software Prefetcher และ Hardware Prefetcher สำหรับเตรียมข้อมูลล่วงหน้า
- อินเทอร์เฟซคำสั่งกำหนดเองที่รองรับ ID ได้ 1,024 ค่า
- พลังงาน – การใช้พลังงานขึ้นอยู่กับรุ่น FPGA, ความถี่สัญญาณนาฬิกา และคุณสมบัติที่เปิดใช้งาน
Efinix มีเครื่องมือ Efinity IP Manager สำหรับกำหนดค่าการทำงานของ SoC และสร้าง IP Core ที่ปรับแต่งตามความต้องการของผู้พัฒนา สำหรับการพัฒนาซอฟต์แวร์เฟิร์มแวร์ Efinix มีเครื่องมือ Efinity RISC-V Embedded Software IDE ซึ่งพัฒนาบนพื้นฐานของ Eclipse รองรับการเขียนโปรแกรมด้วยภาษา C/C++ รวมถึงการดีบักโปรแกรม
ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า SoC สามารถบูตจากอุปกรณ์ SPI Flash โดยโหลดโปรแกรมเข้าสู่ RAM ภายในชิปโดยตรง หรือคัดลอกแอปพลิเคชันที่มีขนาดใหญ่กว่าไปยังหน่วยความจำภายนอกก่อนเริ่มทำงาน สำหรับการกำหนดค่าแบบหลายคอร์ ระบบจะใช้เทคนิค Symmetric Multiprocessing (SMP) ซึ่งเป็นการแบ่งปันภาระงานระหว่างโปรเซสเซอร์หลายคอร์ เพื่อเพิ่มปริมาณงานโดยรวมของระบบ
ก่อนหน้านี้ Efinix เคยเปิดตัว SoC แบบ Soft-Core RISC-V รุ่นแรก ๆ สำหรับ FPGA ตระกูล Trion ได้แก่คอร์ Ruby, Jade และ Opal ซึ่งเป็นการออกแบบแบบ 32 บิตบนพื้นฐานของ VexRiscv หลังจากนั้นบริษัทได้พัฒนาแนวคิดนี้ไปสู่ซิลิคอนจริง โดย Titanium เปิดตัวบล็อก RISC-V แบบ 32 บิต จำนวน 4 คอร์ ซึ่งสร้างเป็นวงจรฮาร์ดแวร์โดยเฉพาะ และมีพื้นฐานมาจาก Sapphire Soft-Core ขณะที่ตระกูล Topaz FPGA ที่มีราคาต่ำกว่า โดยใช้เทคโนโลยีการผลิต 16 นาโนเมตร และมีบล็อก RISC-V แบบฮาร์ดแวร์ในลักษณะเดียวกัน ทั้งยังเปิดตัวบอร์ดพัฒนา Topaz Tz170b และ Titanium Edge รุ่นใหม่ ซึ่งเป็นบอร์ดและชิปที่คอร์เหล่านี้ทำงานอยู่ Sapphire RV64 ถือเป็นการพัฒนาต่อยอดในรูปแบบ Soft-Core โดยเปลี่ยนมาใช้สถาปัตยกรรม 64 บิต แต่ยังคงสร้างวงจรประมวลผลขึ้นภายใน FPGA Fabric เช่นเดิม โดยมุ่งเน้นระบบที่ต้องการความสามารถมากกว่าคอร์ RISC-V แบบ 32 บิตรุ่นก่อนหน้า
Sapphire RV64 SoC สามารถใช้งานผ่าน Efinity IP Manager สำหรับ FPGA ตระกูล Titanium และ Topaz ทั้งหมด รวมถึงอุปกรณ์ Trion ตั้งแต่รุ่น T20 ขึ้นไป โดยต้องใช้ Efinity 2026.1 หรือใหม่กว่า โดย Efinix มีไลเซนส์ซอฟต์แวร์ Efinity ให้ใช้งานฟรี สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่หน้าสนับสนุน (มีลิงก์ไปยังเอกสาร Datasheet และ User Guide) และในข่าวประชาสัมพันธ์
แปลจากบทความ : Efinix Sapphire RV64 SoC – Configurable RISC-V soft-cores with DDR3, LPDDR4x, and HyperRAM for Efinix FPGAs
บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT