Renesas es una de las numerosas compañías que es miembro de RISC-V International, que ya cuenta con una membresía llena de importantes corporaciones como Intel, AMD, NVIDIA, Western Digital, Infineon, y un larguísimo etc. Pues bien, todas esas empresas están ahí por interés por seguir la ISA, para futuros chips basados en ella.
Y ese ha sido el ejemplo que ha seguido Renesas, diseñando una nueva CPU basada en la ISA RISC-V de 32-bit (RV32) y que ha conseguido un hito histórico, ser la primera de estas características en alcanzar una puntuación de 3.27 CoreMark/Mhz, lo que significa un rendimiento más que destacable.
¿Qué es CoreMark/Mhz
CoreMark/MHz es una métrica utilizada para medir el rendimiento de un procesador o núcleo de procesador en términos de la cantidad de operaciones de CoreMark que puede realizar por Megahercio (MHz) de frecuencia de reloj. CoreMark es un benchmark (prueba de referencia) desarrollado por la Embedded Microprocessor Benchmark Consortium (EEMBC) y se utiliza para evaluar el rendimiento de los núcleos de procesadores en sistemas integrados y embebidos.
En esencia, CoreMark/MHz proporciona una medida relativa de la eficiencia de procesamiento de un núcleo, permitiendo comparaciones entre diferentes arquitecturas y diseños de procesadores. Cuanto mayor sea el valor de CoreMark/MHz, mayor será la eficiencia del núcleo en la realización de operaciones de procesamiento.
Es importante destacar que CoreMark es un benchmark sintético diseñado para evaluar el rendimiento en aplicaciones específicas, y los resultados pueden no reflejar completamente el rendimiento en aplicaciones del mundo real. Además, diferentes aplicaciones y cargas de trabajo pueden afectar el rendimiento de manera diferente, por lo que es crucial considerar múltiples métricas y escenarios de uso al evaluar el rendimiento de un procesador.
Primera en alcanzar 3.27 CoreMark/MHz
Como he comentado, Renesas ha anunciado que ha diseñado un núcleo RISC-V de CPU, su primer núcleo basado en esta ISA. Es una CPU de 32-bit, es decir, con el conjunto de instrucciones RV32. Este núcleo de CPU es compatible con el entorno de desarrollo integrado (IDE) e2 studio de Renesas y es compatible con otros IDE de terceros para microcontroladores RISC-V, lo cual facilitará las cosas a los desarrolladores.
Según Renesas, la CPU ha logrado un rendimiento de 3.27 CoreMark/MHz, superando a arquitecturas RISC-V similares en esta categoría, y también a otros núcleos con otras arquitecturas diferentes. Sin embargo, dado la temática de este blog, nos hace especial ilusión que haya sido un núcleo RISC-V, ya que es una ISA abierta, está ganando rápidamente popularidad en la industria de semiconductores, y muchos proveedores de microcontroladores han formado alianzas de inversión conjunta para acelerar el desarrollo de sus productos RISC-V.
Anteriormente, Renesas lanzó dos CPUs desarrolladas por Andes Technology Corp, como es el caso de la R9A02G020, un microcontrolador sencillo para aplicaciones específicas (ASSP o Application-Specific Standard Products) para control de motores, y la R9A06G150, un microcontrolador ASSP para interfaces de voz, ambas basadas en RISC-V también, pero no estaba diseñado por ella misma y se trataban de MCU.
Además de eso, ahora Renesas introduce esta familia RZ/Five, una familia de microprocesadores RISC-V de 64 bits capaz de ejecutar Linux, y la RH850/U2B, un Sistema en Chip (SoC) para automóviles. Así se complementa el inventario de productos de la compañía basada en RISC-V.
Especificaciones de la CPU RISC-V de Renesas
En cuanto a las especificaciones técnicas de esta CPU RISC-V de Renesas hay que destacar las siguintes:
- La nueva CPU de Renesas basada en RISC-V es versátil, para diversas aplicaciones, y no tan limitada como en otros casos. Por ejemplo, se puede usar tanto en MCUs, como en SoCs, ASICs, AASPs, etc. Especialmente destinados a la industria y a los embebidos o empotrados.
- En su diseño se ha optimizado bastante el rendimiento, de ahí que alcance esas marcas en el benchmark. Esta CPU puede ejecutar el set de instrucciones RV32 como he dicho, tanto la extensión modular I como la E, lo que hace que se adapte a aplicaciones de propósito general.
- También tiene otros módulos o extensiones RISC-V integradas, como pueden ser las M para mejorar las operaciones de multiplicación y división, la extensión A para soportar accesos atómicos para la concurrencia de sistemas basados en RTOS, la extensión C que ofrece compatibilidad con instrucciones comprimidas de 16-bit para ahorrar espacio en memoria, y también las B, que provee capacidades de manipulación de bits avanzadas.
- Por otro lado, también se ha cuidado mucho la eficiencia, no solo el rendimiento, por lo que es ideal para aplicaciones de bajo consumo.
- Se ha integrado un sistema Stack Monitor Register, que previene los desbordamientos de la memoria de pila, por tanto, gracias a evitar estos overflows puede mejorar la integridad del sistema, que no fallará por estos problemas.
- También incluye una Dynamic Branch Prediction Unit, que mejorará la ejecución de código.
- Por supuesto, incluye interfaz de depuración JTAG, para el debugging de forma eficiente, completa y rápida, facilitando mucho la vida a los desarrolladores.
- Por otro lado, incluye una ITU o Instruction Tracing Unit, para ofrecer a los desarrolladores profundos conocimientos sobre el comportamiento del sistema.
La nueva CPU RISC-V de Renesas es compatible también con el IDE e2 Studio de Renesas y con una gran variedad de IDEs de terceras partes para poder desarrollar herramientas para este ecosistema. Además, el chip creado ha sido comprobado tanto a nivel de rendimiento, y de funciones, por lo que tienes un producto final comprobado. En cuanto al lanzamiento, será lanzado en 2024, a principios. Así que veremos productos basados en este chips, lo que será muy interesante, y es que el fenómeno RISC-V parece imparable en el mundo del hardware, como en su momento lo fue Linux del lado del software…