Компания Efinix представила Sapphire RV64 SoC — конфигурируемый 64-битный процессор-ядро RISC-V (soft-core), рассчитанный на её FPGA серий Titanium и Trion. Он построен на ядре VexiiRiscv и может собираться в конфигурациях от одного до четырёх RISC-V-ядер с частотой до 400 МГц.
У Sapphire RV64 семиступенчатый конвейер, конфигурируемые кеши L1, опциональный кеш L2 объёмом 64–512 КБ и 4–512 КБ встроенной оперативной памяти. Он поддерживает DDR3, LPDDR4x и HyperRAM с интерфейсами AXI шириной до 512 бит и внешней памятью от 4 МБ до 8 ГБ. Среди прочих возможностей — опциональный FPU, предсказатель переходов, префетчеры, MMU SV39, до 32 линий GPIO, пять I²C, три SPI, три UART, таймеры, сторожевой таймер и до восьми пользовательских прерываний.
Характеристики Efinix Sapphire RV64 SoC:
Процесс разработки программной и аппаратной части для Efinix Sapphire RV64 SoC
- CPU
- От 1 до 4x 64-битных ядер VexiiRiscv с 7-ступенчатым конвейером (fetch, align-decompress, decode, issue, execute, memory и writeback)
- Конфигурируемая частота системы от 20 МГц до 400 МГц
- Поддержка расширений RV64IMACFD_Zba_Zbc_Zbs (включая операции с плавающей точкой одинарной и двойной точности, атомарные и сжатые инструкции, манипуляции над битами и управление блоками кеша)
- Опциональный блок управления памятью (MMU) SV39 для поддержки Linux
- Опциональный блок защиты физической памяти (PMP) с гранулярностью 4 КБ
- Кеш L1 — конфигурируемый многоканальный кеш инструкций и данных (до 8 каналов, по 4 КБ на канал)
- Кеш L2 — опциональный общий 8-канальный кеш L2 объёмом от 64 КБ до 512 КБ
- Память
- Встроенная RAM — от 4 КБ до 512 КБ со встроенным загрузчиком для SPI-флеш
- Внешняя память (через полудуплексный интерфейс AXI3 или полнодуплексный AXI4)
- DDR3 до 400 МГц / 800 Мбит/с
- LPDDR4x до 1600 МГц / 3200 Мбит/с
- HyperRAM до 250 МГц / 500 Мбит/с
- Поддержка от 4 МБ до 8 ГБ
- Ввод-вывод
- До 32x линий GPIO
- До 5x мастеров I2C и до 3x мастеров SPI
- До 3x UART (на скорости 115 200 бод)
- 1x мастер-канал AXI4 и до 5x ведомых интерфейсов APB3 для пользовательской периферии
- Отладка
- Стандартная отладка RISC-V
- До 4x аппаратных точек останова
- До 4x счётчиков производительности (в руководстве пользователя указывается также от 1 до 9)
- Опциональная совместная отладка с отладчиком FPGA
- Прочее
- До 8x пользовательских прерываний
- 3x пользовательских таймера
- Сторожевой таймер
- Динамический предсказатель переходов
- Программные и аппаратные префетчеры
- Интерфейс пользовательских инструкций с 1024 идентификаторами
- Энергопотребление — зависит от FPGA, тактовой частоты и включённых функций
Efinity IP Manager позволяет настроить SoC и сгенерировать собственное IP-ядро. Для прошивки используется среда Efinity RISC-V Embedded Software IDE на базе Eclipse — в ней ведётся разработка и отладка на C/C++.
Среда разработки Efinity RISC-V Embedded Software IDE
В зависимости от конфигурации SoC может загружаться с SPI-флеш напрямую во встроенную RAM или копировать более крупное пользовательское приложение во внешнюю память перед запуском. Многоядерные конфигурации используют симметричную многопроцессорность (SMP), распределяя нагрузку между всеми процессорами ради повышения общей производительности системы.
Использование ресурсов и производительность на Titanium Ti375 C529
Использование ресурсов и производительность на Topaz Tz170 J484
Использование ресурсов и производительность на Trion T120 F324
Ранее Efinix уже выпускала свои первые soft-SoC с RISC-V для FPGA Trion — ядра Ruby, Jade и Opal, 32-битные решения на базе VexRiscv. Затем компания перенесла идею в «твёрдый» кремний: в Titanium появился четырёхъядерный 32-битный RISC-V-блок на основе soft-ядра Sapphire, а в семействе Topaz — такой же блок на более доступных FPGA по техпроцессу 16 нм. Вышли и отладочная плата Topaz Tz170b, и более новая Titanium Edge — платы и чипы, на которых работают эти ядра. Sapphire RV64 — это soft-core продолжение линейки: 64-битное, по-прежнему реализованное в ткани FPGA и нацеленное на проекты, которым стало тесно в прежних 32-битных ядрах.
Sapphire RV64 SoC доступен в Efinity IP Manager для всех FPGA Titanium и Topaz, а также устройств Trion от T20 и выше. Для работы требуется Efinity версии 2026.1 или новее, причём Efinix предоставляет лицензии на ПО Efinity бесплатно. Подробности — в даташите и руководстве пользователя на странице поддержки.
