存储芯片的 *** 作方式

存储芯片的 *** 作方式,第1张

对存储行业而言,存储芯片主要以两种方式实现产品化:

1、ASIC技术实现存储芯片

ASIC(专用集成电路)在存储和网络行业已经得到了广泛应用。除了可以大幅度地提高系统处理能力,加快产品研发速度以外,ASIC更适于大批量生产的产品,根椐固定需求完成标准化设计。在存储行业,ASIC通常用来实现存储产品技术的某些功能,被用做加速,或缓解各种优化技术的大量运算对CPU造成的过量负载所导致的系统整体性能的下降。

2、FPGA 技术实现存储芯片

FPGA(现场可编程门阵列)是专用集成电路(ASIC)中级别最高的一种。与ASIC相比,FPGA能进一步缩短设计周期,降低设计成本,具有更高的设计灵活性。当需要改变已完成的设计时,ASIC的再设计时间通常以月计算,而FPGA的再设计则以小时计算。这使FPGA具有其他技术平台无可比拟的市场响应速度。

新一代FPGA具有卓越的低耗能、快速迅捷(多数工具以微微秒-百亿分之一秒计算)的特性。同时,厂商可对FPGA功能模块和I/O模块进行重新配置,也可以在线对其编程实现系统在线重构。这使FPGA可以构建一个根据计算任务而实时定制软核处理器。并且,FPGA功能没有限定,可以是存储控制器,也可以是处理器。新一代FPGA支持多种硬件,具有可编程I/O,IP(知识产权)和多处理器芯核兼备。这些综合优点,使得FPGA被一些存储厂商应用在开发存储芯片架构的全功能产品。

你的量词用得有点问题,只有飞机时才能用一架

至于烧录卡怎么用请看下面的一段阅读理解:

烧录卡是GBA NDS等掌上游戏机用的一种可擦写卡带,通过烧录,让很多游戏或者各种内容能够存储在一个烧录芯片中,然后通过机器对芯片内容的读取,使用卡里的内容。 存储游戏ROM的FLASH芯片,由于用来存储游戏ROM的FLASH芯片是用来运行程序(游戏)的,对随机存储的速度有很高要求,因此几乎所有烧录卡都使用了NOR型的FLASH做为存储芯片,这种芯片由于加工方面的原因,容量相对较小,同容量的价格也远高于用于生产U盘类的NAND型FLASH芯片,这也是烧录系统价格远高于U盘的主要原因。烧录卡的重要组成部分:控制芯片,是控制合卡,存档记忆,时钟等功能的核心器件,也是整个烧录系统中的最能体现技术含量的标志之一,目前烧录卡带的控制芯片可分为两类,一种是需要自主开发逻辑代码,并通过可编程的逻辑器件CPLD烧写后成型的芯片,另外则是用黑胶封装的一种简化版本的ASIC芯片。

目前采用ASIC控制芯片的烧录卡如下:XG2TURBO, GBAMAGIC,(和XG2T同属一类产品),太极鲨 ,TT-FLASH,智慧宝盒,早期的GBALINK卡带, 灵锐卡,EZ大众卡,EZ魔卡,火线卡等众多低端品牌。

黑胶封装ASIC控制芯片由于本身的逻辑非常简单,采用这种控制芯片的烧录卡一般来讲功能较弱,或者单卡或者合卡采用了32Mbit分区,多数卡带不支持时钟,存档支持度不够高,这些卡带的软件开发上面由于受到硬件的限制目前几乎清一色无法支持软复位和金手指功能,其耗电量少(和D卡的功耗处于一个水平),价格低廉。

烧录卡的存档记忆部分主要由存储游戏存档文件的SRAM芯片和供充电回路组成,一般来讲小于512Mbit的卡带都使用了2Mbit的芯片,而512Mbit以上(含512Mbit)卡带都会使用4Mbit以上的SRAM (XG2T512比较特殊,由于其SMS是存档核心,所以并不需要太大容量的SRAM),为SRAM的供电是通过一颗3V的纽扣电池提供的,目前很多烧录卡都使用了可充电池,主要为了避免电池电量用尽时,无法提供充足的电能给SRAM,从而造成丢档的问题发生。

另外有的卡还有其他特殊功能,该部分非烧录卡带的必须构成,特殊功能部分是开发厂家为了提供更多的卖点和功能开发出来的,目前最主要的就是时钟电路部分了,时钟电路主要由时钟芯片和晶振组成。

还有游戏备份区仍旧非烧录卡的必须构成,主要为近期推出的一些烧录产品所拥有,比较具有代表性的就是EZ3,其构成相当于256Mbit的烧录卡带加128Mbyte的U盘,其中128Mbyte的存储芯片采用了NAND型FLASH,从而提供了大容量低成本的游戏后备存储方案,当然存储在这里的游戏是无法直接运行的,仍需要解压到卡带的SRAM区域或者NOR型FLASH区域后运行

防范计算机病毒的方法:

a、建立病毒防治的规章制度,严格管理。

b、建立病毒防治和应急体系。

c、进行计算机安全教育,提高安全防范意识。

d、对系统进行风险评估。

e、选择公安部认证的病毒防治产品。

f、正确配置,使用病毒防治产品。

g、正确配置系统,减少病毒侵害事件。

h、定期检查敏感文件。

i、适时进行安全评估,调整各种病毒防治策略。

j、建立病毒事故分析制度。

k、确保恢复,减少损失。

扩展资料:

计算机病毒的传播途径主要通过文件复制、文件传送、文件执行等方式进行,文件复制与文件传送需要传输媒介,文件执行则是病毒感染的必然途径(Word、Excel等宏病毒通过Word、Excel调用间接地执行),因此,病毒传播与文件传输媒体的变化有着直接的关系。

(1)软盘传播:通过移动存储没备来传播,这些设备主要包括软盘、光盘、u盘等在移动存储设备中,软盘是使用最广泛、移动最频繁的存储介质。

(2)硬件设备传播:通过不可移动的计算机硬件设备进行传播,这些设备通常有计算机的专用的ASIC芯片和硬盘等。由于带病毒的硬盘在本地或移到其他地方使用、维修等,将干净的硬盘感染并再扩散。

(3)网络传播:目前通过网络应用(如电子邮件、文件下载、网页浏览)进行传播已经成为计算机病毒传播的主要方式。

(4)BBs电子布告栏(BBs):因为上站容易、投资少,因此深受大众用户的喜爱。由于BBs站一般没有严格的安全管理,也无任何限制,这样就给一些病毒程序编写者提供了传播病毒的场所。

扩展资料:

计算机病毒对微型机系统的危害:

(1)破坏磁盘的文件分配表或目录区,使用户磁盘上的信息丢失。

(2)删除软、硬盘上可执行文件或覆盖文件。

(3)将非法数据写DOS内存参数区,引起系统崩溃。

(4)修改或破坏文件和数据。

(5)影响内存常驻程序的正常执行。

(6)在磁盘上标记虚假的坏簇,从而破坏有关的程序或数据。

(7)更改或重新写入磁盘的卷标号。

(8)对可执行文件反复传染拷贝,造成磁盘存贮空间减少,并影响系统运行效率。

(9)对整个磁盘进行特定的格式化,破坏全盘的数据。

(10)使系统空挂,造成显示器键盘被封锁的状态。

虽然烧录系统的品牌众多,烧录游戏的方式也各不相同,但作为烧录系统的核心部分---烧录卡带却有着相同的结构,其质量的好坏则是整个烧录系统的定性的最直接因素。那么就让我们了解一下它的构成部分吧。

第一部分: 存储游戏ROM的FLASH芯片

由于用来存储游戏ROM的FLASH芯片是用来运行程序(游戏)的,对随机存储的速度有很高要求,因此几乎所有烧录卡都使用了NOR型的FLASH做为存储芯片,这种芯片由于加工方面的原因,容量相对较小,同容量的价格也远高于用于生产U盘类的NAND型FLASH芯片,这也是烧录系统价格远高于U盘的主要原因。

全球生产NOR型FLASH芯片的厂家主要有2家 INTEL 和 AMD&FUJITSU,由于INTEL的速度略慢,所以采用AMD&FUJITSU作为存储游戏ROM的FLASH芯片则成为烧录卡带的首选,国内知名的烧录品牌EZ,EZFA,EWIN ,GBALINK都无一例外的使用了同类型的芯片,可以看出一款较好的烧录卡带使用较好的FLASH存储芯片应该是一个最基本的要求,这也是游戏运行稳定的根本保证。

第二部分: 控制芯片

烧录卡的控制芯片是控制合卡,存档记忆,时钟等功能的核心器件,也是整个烧录系统中的最能体现技术含量的标志之一,目前烧录卡带的控制芯片可分为两类,一种是需要自主开发逻辑代码,并通过可编程的逻辑器件CPLD烧写后成型的芯片,另外则是用黑胶封装的一种简化版本的ASIC芯片。

采用不同控制芯片的烧录卡性能则有很大的差异性,下面笔者就2种烧录卡的特性做详细的比对说明。

目前采用CPLD控制芯片的烧录卡如下:EZ系列 ,GBALINK ZIP系列 ,Ewin系列,EZFA系列, EFA-LINKER ,这些卡带相对于那些采用ASIC控制芯片版本的烧录卡带来讲,功能更加完善,合卡支持不受限制,多数卡带都支持时钟功能,并可硬件仿真FLASH存档,同时由于软件和硬件匹配更加默契,这些烧录卡的软件功能也相对较为全面,基本都提供了软复位菜单和金手指等功能,当然由于CPLD本身的工艺和成本问题,这种烧录卡带的售价也相对较高,耗电量也略大,但这些缺点并不能阻碍它们成为烧录市场的中坚产品。

目前采用ASIC控制芯片的烧录卡如下:XG2TURBO, GBAMAGIC,(和XG2T同属一类产品),太极鲨 ,TT-FLASH,智慧宝盒,早期的GBALINK卡带, 灵锐卡,EZ大众卡,EZ魔卡,火线卡等众多品牌,由于生产这种烧录卡带的技术门槛较低,可以预见还会有更多的此类卡带出现。

黑胶封装ASIC控制芯片由于本身的逻辑非常简单,采用这种控制芯片的烧录卡一般来讲功能较弱,或者单卡或者合卡采用了32Mbit分区,多数卡带不支持时钟,存档支持度不够高,这些卡带的软件开发上面由于受到硬件的限制目前几乎清一色无法支持软复位和金手指功能,但由于其耗电量少(和D卡的功耗处于一个水平),价格低廉的优点,也成为了部分入门玩家的选择。

第三部分: 存档记忆部分

存档记忆部分主要由存储游戏存档文件的SRAM芯片和供充电回路组成,一般来讲小于512Mbit的卡带都使用了2Mbit的芯片,而512Mbit以上(含512Mbit)卡带都会使用4Mbit以上的SRAM (XG2T512比较特殊,由于其SMS是存档核心,所以并不需要太大容量的SRAM),为SRAM的供电是通过一颗3V的纽扣电池提供的,目前很多烧录卡都使用了可充电池,主要为了避免电池电量用尽时,无法提供充足的电能给SRAM,从而造成丢档的问题发生。

第四部分:特殊功能部分之时钟

该部分非烧录卡带的必须构成,特殊功能部分是开发厂家为了提供更多的卖点和功能开发出来的,目前最主要的就是时钟电路部分了,时钟电路主要由时钟芯片和晶振组成。

第五部分:特殊功能部分之游戏备份区

该部分仍旧非烧录卡的必须构成,主要为近期推出的一些烧录产品所拥有,比较具有代表性的就是EZ3,其构成相当于256Mbit的烧录卡带加128Mbyte的U盘,其中128Mbyte的存储芯片采用了NAND型FLASH,从而提供了大容量低成本的游戏后备存储方案,当然存储在这里的游戏是无法直接运行的,仍需要解压到卡带的SRAM区域或者NOR型FLASH区域后运行。

小结

烧录卡加上烧录器(线)和软件就构成了整个烧录系统,目前烧录的方式一般来讲有2种,一种通过自带的烧录器进行烧录数据,一种通过GBA/SP的EXT接口,借助MULTIBOOT的烧录方式进行数据烧录,这两种方式各有各的特点,MULTIBOOT的烧录方式(烧录线)可以无卡直接运行小于256K的游戏在GBA中的内存中运行,而自带烧录器这种方式烧录的时候 *** 作更加方便,同时可以确保将来在NDS上继续使用。至于大家喜欢什么就根据自己的情况了,通过对卡带内部结构的了解,烧录卡的大体概况大家是不是已经心中有数了呢看

第三章: 烧录系统的软件功能篇

时钟功能:

是指通过卡带上面物理存在的时钟电路来完美对应 口袋妖怪宝石系列,我们的太阳系列。和这些游戏的Z卡一样,带有时钟功能的烧录卡带在运行这些游戏时,当游戏关闭后时钟仍能够正常的运行,从而给玩家充分的正版感受。当然这个功能也能够让你的GBA/SP当表使用 :)

目前支持时钟的卡带:

EZ2 (官方的时钟电路设计,直接支持时钟类游戏,走时很准)

EZFA (非官方的时钟电路设计,需修改ROM来配合时钟类游戏的运行,走时比较准)

EWIN (官方的时钟电路设计,直接支持时钟类游戏,走时很准)

EFA-LINKER (官方的时钟电路设计,直接支持时钟类游戏,走时很准)

XG2T (普遍反映时钟走不准)

GBALINK ZIP2 (官方的时钟电路设计,直接支持时钟类游戏,走时很准)

EZ3 (官方的时钟电路设计,直接支持时钟类游戏,走时很准)

软复位功能:

是指在游戏运行当中按相应的组合按键直接复位到游戏的题头画面或者选择游戏的菜单画面下,这样做的好处是方便玩家进行游戏再选择的时候频繁的使用GBA/SP开关机,有效的保护GBA/SP主机。

目前支持软复位的卡带:

EZ1/EZ2/EZ3 (支持)

EZFA (支持)

EWIN (支持)

EFA-LINKER (支持)

GBALINK ZIP/ZIP2 (支持)

金手指功能:

是指通过在游戏运行中锁定游戏某地址的数据来达到无敌或者资源无限的效果,这个功能不同的玩家有着不同的诠释,本人则非常反对使用该功能,在本人看来它的使用将完全破坏游戏的趣味性和娱乐性。

目前支持金手指功能的卡带:

EZ1和EZ2 (支持,但不够方便,无法提供在GBA端的金手指条目中项目的开关,最新的游戏由于无法及时得到官方的XCODE码,也无法支持金手指功能)

EZFA (支持,但不够方便,无法提供在GBA端的金手指条目中项目的开关,软件也不提供CHT码文件,需玩家自己去寻找)

EWIN (支持,稳定,但不够方便,无法提供在GBA端的金手指条目中项目的开关)

EFA-LINKER (根据测试报告得知,支持,不够方便,无法提供在GBA端的金手指条目中项目的开关)

GBALINK ZIP/ZIP2 (支持,使用方便,可以在GBA端进行金手指条目项目的开关 *** 作,但不够稳定)

EZ3 (支持,但不够方便,无法提供在GBA端的金手指条目中项目的开关)

SMS功能:

是指通过在FLASH芯片上划分出一定的区域,或者在卡带上加装上额外的FLASH芯片进行存档的备份,由于FLASH芯片的特性,即便卡带上电池无电,备份在FLASH芯片上的存档仍旧不会消失,达到保护存档的功效。其中XG2T的SMS功能应该是存档记忆系统的核心部分,由于XG2T卡带的SRAM不能长时间保存,所以玩家必须(是必须)在更换游戏前备份刚才所玩游戏的存档,否则将会出现让人郁闷无比的丢档现象,而其他拥有该功能的烧录系统,由于本身的SRAM存档支持较为完善,SMS功能仅相当于存档记忆系统的扩充功能部分,玩家可以根据自身的情况选择使用或者不使用该功能。

目前支持SMS功能的卡带:

EZ1和EZ2 (支持,占用256KB的FLASH空间,可以灵活的选择使用)

EWIN (支持,占用128KB的FLASH空间,可以灵活的选择使用)

GBALINK ZIP和ZIP2 (支持,占用192KB的FLASH空间,可以灵活的选择使用)

XG2TURBO (支持,由于XG2T卡带硬件加装了额外的FLASH芯片,不占用存储游戏的FLASH空间,强制性使用。)

EZ3 (支持,不占用存储游戏的FLASH空间,强制性使用。)

硬件存档功能:

所谓硬件存档是指控制芯片将SRAM芯片仿真成FLASH芯片,从而做到直接支持FLASH存档类游戏的作用。

目前支持硬件存档的卡带:

EZ2 (支持,但支持的不够全面,无法直接支持1MbitFLASH的存档类型)

EWIN (国内最好的硬件存档功能,直接支持1MbitFLASH的存档类型)

XG2TURBO (支持,但最基本的SRAM存档经常无故丢失,成为该卡的一个软肋部分)

EZA-LINKER (支持,但支持的不够全面,无法直接支持1MbitFLASH的存档类型)

游戏压缩功能:

通过对游戏ROM数据的压缩存放,从而提高FLASH空间的资源利用率,游戏运行时需要将压缩ROM数据解压到卡带上专用的RAM芯片中运行,随着解压时间的缩短,这也是一个非常有用的功能。

GBALINK ZIP,EZ3

存档压缩功能

通过对游戏存档数据的压缩存放,从而提高SRAM空间的资源利用率,压缩后的存档可以存放很多,根本上解决了由于存档空间不足造成游戏无法烧录的弊端,或者由于存档空间分配不当造成的存档数据相互覆盖的现象出现。

该功能目前 EWIN ,GBALINK ZIP系列烧录卡支持

游戏休眠功能

在游戏的运行当中,按相应的组合键位,可以让游戏处于修眠状态,该功能可以支持几乎所有的游戏,合理使用也是一个非常有用的功能。

EWIN烧录系统独有。

随意删除添加功能

顾名思义就是任意的删除添加卡内的数据文件,听起来很简单的功能,但多数烧录卡都无法支持,非常不便。

EWIN、EZ3、XGTURBO支持。

合卡功能

作为烧录系统最基本的功能,目前的绝大多数的烧录卡都可以支持,但却有很大的区别,EZ系列 ,GBALINK ZIP系列 ,Ewin系列,EZFA系列, EFA-LINKER的合卡功能更强大,分区不受限制,烧录的文件数目也不受合卡功能的限制,

XG2TURBO, GBAMAGIC,太极鲨 ,TT-FLASH, 灵锐卡,火线卡等烧录卡虽然支持合卡,但由于控制芯片功能的限制,都采用了32Mbit的分区,当用户烧录非32Mbit对齐的游戏数据时会造成较大的空间浪费,同时烧录文件的数目也容易受限制。

智慧宝合等为数不多的烧录卡不支持合卡。

特殊功能:

除了以上和游戏息息相关的功能之外,很多烧录卡也增加了其他的功能来吸引消费者的眼球,比如EWIN的 *** 作系统和插件程序,新近推出EZ3的EZPDA和背单词等。

小结:

在整个功能的对比当中,我们可以清楚的看到,所有功能较强的烧录系统,其核心的控制芯片都采用可编程的逻辑器件CPLD,而采用软封ASIC芯片的烧录系统在功能上的表现大大落后于前者。

第四章: 烧录系统的硬件指标篇

在写硬件指标篇之初,本人声明虽然本人有不少主流的烧录系统的使用经验,但自己并未也不可能测试到下面所有的卡带,因此该篇将不会给出具体的定量性指标,所有指标将引入 优秀,良好,及格,不及格,如有疑义也可以联系笔者,我将认真测试后进行调整。

烧录卡带功耗指标:

优秀: XG2TURBO,GBAMAGIC,太极鲨 ,TT-FLASH,智慧宝盒,早期的GBALINK卡带,灵锐卡,火线卡等所有采用软封ASIC芯片的烧录卡带,由于其平均近8-11小时的使用时间入围优秀

良好: EZ全系列,EZFA, EWIN, EFA-LINKER,GBALINK ZIP2由于其6-9小时的使用时间入围良好。

及格: GBALINK ZIP卡带,其使用时间约5-6小时,入围及格。

烧录速度指标:

优秀: EFA-LINKER,GBALINK-USB 版本,EZFA,其写入256Mbit的数据约花费240-360秒的时间入围优秀。

良好: EZ全系列, EWIN系列,太极鲨,TT-FLASH 其写入256Mbit数据约花费 360-500秒的时间入围良好。

及格: 并口的GBALINK,火线,智慧宝盒, 其写入256Mbit数据约花费500-600秒的时间入围及格。

不及格: XG2TURBO ,GBAMAGIC,其写入256Mbit数据需耗费大约1000秒以上进入不及格

ASSP( Application Specific Standard Parts)汉语为专用标准产品,是为在特殊应用中使用而设计的集成电路。

高能效电源半导体解决方案供应商安森美半导体(ONSemiconductor) 宣布,因收购AMI半导体而得到的广泛专用标准产品(ASSP)系列,如今已通过全球认可分销代理商网络提供给客户,这些ASSP涵盖汽车、医疗和工业等应用,包括收发器、步进电机驱动器、 数字信号处理器(DSP)系统、超低功耗(ULP)存储器、以太网供电 (PoE)电源器件、驱动器、时钟和图像传感器等产品。

ASIC是Application Specific Integrated Circuit的英文缩写,在集成电路界被认为是一种为专门目的而设计的集成电路。

目前,在集成电路界ASIC被认为是一种为专门目的而设计的集成电路。是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。ASIC的特点是面向特定用户的需求,ASIC在批量生产时与通用集成电路相比具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。

区别:开发ASIC非常昂贵、耗时、资源密集的,但ASIC确实能提供低功耗的高性能。

ASSP是更通用的设备,适用于多个系统设计工作室。例如,独立的USB接口芯片可以归类为ASSP。

在这个巨大市场潜力的推动下,IP厂商、工具厂商、芯片厂商和系统厂商都争先恐后地涌入这个赛道,其中不乏一些拥有深厚行业积累的厂商。如以ASIC芯片起家的嘉楠 科技 (以下简称“嘉楠”),就是当中一个重要的低调参与者。

从ASIC到RISC-V

众所周知,纳斯达克上市的嘉楠 科技 在ASIC芯片设计方面有深厚的积累,公司在芯片的前后端设计以及流片方面也有丰富的量产经验。早在2016年,嘉楠就成为了国内前十实现10nm芯片量产的公司。也就是从这一年开始,嘉楠开始了在边缘端AI芯片的 探索 。

据嘉楠 科技 董事长兼CEO张楠赓先生介绍,因为ASIC芯片对于计算效率的要求趋近极致,这就需要嘉楠一直在ASIC芯片设计中寻求算力与功耗之间的最佳平衡。因为这个研发过程对技术要求比较高,这无疑间就磨炼了公司的研发团队。与此同时,公司还发现,ASIC在计算效率上相比传统架构有了数量级的提升,这就为嘉楠后续进军RISC-V市场埋下了伏笔。同属计算密集型应用场景的边缘AI芯片就成为了嘉楠的目标。

经历了一番综合考量,嘉楠把目光投向了基于RISC-V的边缘端AI芯片。

嘉楠 科技 董事长兼CEO张楠赓先生

首先,从成本角度看,RISC-V开源免费的特性对于芯片创业公司而言非常友好。选择这一架构,意味着嘉楠可以在AI芯片研发过程中节省大量的IP授权成本,将资源投入到最核心的技术研发,帮助公司加快芯片的迭代速度,灵活应对市场环境的变化。

其次,从技术趋势角度看,RISC-V架构开源、精简和模块化的理念符合未来的技术发展趋势。计算体系结构宗师David Patterson(RISC-V的创始人之一)在ACM通讯上发表的论文中就指出了计算机体系结构的两个机遇,其中一个就是开源的指令集ISA,创建一个“面向处理器的Linux”。从目前来看,RISC-V无疑是开源指令集架构中最成功的一个。

第三,从开发角度看,RISC-V不需要像ARM一样考虑向后兼容,没有 历史 包袱,基础指令只有几十条,学习门槛相对较低;另一方面,RISC-V支持开发者按需拓展指令,这为芯片研发提供了更高的自由度。

第四,从性能角度看,RISC-V架构内核的性能可与ARM内核性能抗衡。

第五,从IP开发角度看,嘉楠从一开始就坚持IP核心自主研发的技术路线,RISC-V架构则提供了这一可能。嘉楠还能以SoC的形式将RISC-V CPU与自主研发的加速组合在一起,为客户提供边缘侧的芯片解决方案。在这一过程中,公司可以把更多精力放在IP核的迭代,而不用考虑可能面临的授权风险。

从市场发展现状看来,嘉楠打造端侧RISC-V AI芯片的做法也是一个明智的决定。

熟悉行业的读者应该知道,根据应用场景的不同,AI芯片的可以粗略划分为模型训练和推理计算。其中模型训练市场已出现巨头垄断的态势,GPU巨头英伟达不仅在硬件方面建立起技术领先优势,而且结合图形计算平台构建了强大的软件生态壁垒,那就意味着这个市场给新晋者的机会并不多。反观推理芯片组市场,则还处于发展早期,特别是边缘侧市场,不同场景对芯片的要求存在差异化,给AI芯片公司留下了更多空间,因此嘉楠一开始就专注于边缘推理芯片的研发。

同时,在边缘侧市场,可穿戴设备、摄像头和传感器等联网设备越来越多。不同物联设备对功耗和算力的要求不同,这就决定很难用单一架构适配所有场景。架构的竞争归根结底是生态之间的竞争。虽然ARM仍然是移动端市场的主流,但RISC-V开源和模块化的特点允许像嘉楠这样的芯片公司基于RISC-V进行定制化的设计,拥有更大的自由度。

此外,从目前的市场环境看,Arm正成为巨头公司争相收购的目标,这对于IP授权的独立性造成了很大威胁。而如果很多组织使用RISC-V设计处理器,就可以在更大层面上推动芯片的创新。所以长期来看,RISC-V的价值在未来会更加凸显,从而为嘉楠带来更多的市场机遇。

奔跑在这条全新的赛道上,自主研发的IP成为了嘉楠最重要的底气之一。

从K210到K510

在拍板进军RISC-V之后,嘉楠就一直坚持依托RISC-V架构,自主研发IP核心的技术路线。

张楠赓表示,公司这样做有三方面板的优势:一方面是为了把核心技术握在自己手里,避免可能面临的授权风险;另一方面,自主开发核心从长期来看可以降低研发成本,并加快芯片的迭代速度;第三,自研可以形成嘉楠自身的芯片设计方法体系,确保核心技术和研发理念的传承。

本着这样的研发思路,嘉楠迄今已经推出了两代自主研发的IP核心,分别为KPU(Knowledge Process Unit)和KPU20。这是专门为机器视觉任务设计的神经网络加速。因为异构计算是目前针对深度学习的主流硬件方案,为此在结合CPU与KPU加速后,嘉楠能更好地提升芯片在视觉算法模型上的性能表现。

落实到芯片方面,嘉楠在2018年就推出了公司的第一代产品勘智K210。这款产品在过去几年里也在包括智能园区、智能家居、智能能耗和智能农业在内的多个场景中发挥了重要的作用,公司也与一些行业头部公司开发了智能产品。今年,嘉楠就作为全国大学生OS设计大赛唯一的技术支持方,也为大赛提供勘智K210和开发板作为评估工具。与勘智K210甚至还在美国和日本等国际市场上率先打开局面。

但张楠赓指出,即使K210在不少领域表现抢眼,但由于该芯片的研发时间较早,在算力规划上没有考虑到后来才出现的算法模型,导致产品在应用场景的拓展上受到限制。为此,嘉楠在日前又顺势推出了新一代的中端芯片K510。

据介绍,在全新的勘智K510芯片,继续沿用了双核RISC-V CPU架构中,但嘉楠围绕RISC-V CPU子系统进行了优化。例如该CPU集成了64位的数字信号处理器DSP,配合自主研发的KPU20核心为AI应用加速。

此外,DSP内部还设计了专用的本地存储,进一步提升DSP的实际运算性能。研发团队还在双核CPU和DSP之间设计了专用的mailbox模块用于通信,方便软件灵活掌控整个系统。

K510同时还在总线架构、IP核心与视频子系统等多个方面也推出了全新设计。这使其算力相比一代芯片提升了3倍,经典视觉算法mobilenetv1帧率大幅提升,自研高速PHY接口理论带宽也做到了10GB/s,8位数据压缩率更是高达50%以上,极大优化了勘智AI系列在机器视觉场景的应用性能。

为了进一步解决大功耗和大面积的问题,嘉楠在K510芯片上更是采用了NoC总线架构,让每个IP工作在特定的时钟域,解决庞大时钟树的困扰。

在K510的视觉硬件配置上,嘉楠也进行了大幅优化,使其能够支持MIPI CSI2 和DVP接口,可同时支持最多3个摄像头输入。芯片内部还集成了3个图像处理单元ISP, 其中一个ISP支持3D 功能,无需软件参与,硬件完成深度数据的提取和加工,相比软件处理深度信息方式不但节省了巨大的CPU开销,性能上也会有很大提升。

嘉楠同时还提高了K510在摄像头输入接口设计的灵活性,让其既可以硬件流水线方式将摄像头输入送至ISP硬件,也可以把输入图像写入DDR,ISP再通过线下方式读取DDR内的图像完成后续处理。满足用户可以在中间加入定制化的处理需求,或者对定制化的数据进行ISP处理。

值得一提的是,通过融合公司在算法、软硬件和编译器的最新设计,嘉楠推出全新的KPU20,集中突破AI芯片设计中广泛存在的“存储墙”和“性能墙”的问题。为了提升计算效率,KPU20采用了动态3D PE阵列,第三个维度支持多种方式共享传递数据,并实现多个维度上的计算映射,提高PE阵列的利用率。同时也可以动态开启或关闭每一个2D阵列,并根据不同层级对带宽和计算资源的需求进行调整。

据了解,通过动态3D PE阵列,K510支持多种方式共享传递数据,灵活支持多个维度的计算映射,提高PE阵列利用率。采用GLB(Global Local Buffer)设计,通过可配置的SRAM阵列实现,灵活配置以满足不同数据类型在不同层上的带宽和存储需求,并提升内部RAM的利用率。结合动态3D PE阵列和GLB设计,嘉楠还独创了计算数据流技术,在计算卷积时不需要进行数据重排;通过多级存储设计提升卷积计算的数据复用率。

此外,KPU20还搭载了可重构的SIMD加速单元,通过创新的meshnet网络可以灵活配置支持各种激活函数、pooling和resize等算子。

作为一款定位于中高端边缘推理芯片市场,K510无论在核心架构还是外部设备接口方面,都对芯片的视觉处理能力进行了大幅优化。这就使得这个芯片能够在高清航拍、高清视频会议、智能家居、各类机器人以及车载后装智能终端等市场发挥其功用,并占领一席之地。根据公司的规划,未来几年会有多款勘智芯片亮相,助力多个不同的应用和市场。

与全球开发者共同推进RISC-V

虽然在包括嘉楠在内的多个厂商的推动下,RISC-V取得了长足发展。但从过往的 历史 看来,任何一款架构的普及都需要时间。如PC时代的x86架构统治了指令集架构市场几十年,后PC时代才迎来Arm架构的崛起,Arm也用了几十年,才走上了巅峰。换而言之,计算负载的变迁需要经过一个长时间的生命周期。也就是说我们现在虽然已经进入了万物互联时代,给RISC-V创造了机会,但这个新兴指令集来说,也只是迈出了第一步。

再者,现在的指令的发展趋势是开放度越来越高。如Arm崛起的原因很大程度上是因为它引入了更多的市场参与者。同样地,我们也将看到RISC-V作为开源架构标杆对于新一代芯片设计厂商的吸引力,也许未来的英伟达、英特尔就会从这个生态中诞生。为此嘉楠也会持之以恒地投入其中。

张楠赓同时还强调,RISC-V生态还在持续壮大,特别在边缘侧场景中,因为很多业内通行的设计标准和协议标准尚未统一,所以在百家争鸣的现阶段中, 探索 自己独特的技术路线更有意义,这也是作为RISC-V的坚定支持者嘉楠所践行的。

“但我们也应该认识到,将芯片转化为智能产品需要一个过程。与软件不一样,硬件是一段漫长的旅程、很花时间。需要先完成原型,然后客户进行测试,可能还要进行一些反复开发,所有这些事情都会比在Linux上debug花更久时间,也需要在生态上花费更多心思”,张楠赓补充说。

基于以上考虑,嘉楠会坚持依托RISC-V架构进行自主IP核研发的技术路线,为市场带来性能表现更优的芯片。同时,公司也会在软件方面发力,给客户带来更方面的研发体验。

据介绍,通过公司采用统一的AI编译器,勘智系列KPU能支持 TensorFlow、PyTorch和ONNX 模型导入。支持算子融合、稀疏压缩和量化等优化手段,对模型的延迟和带宽进行深度优化。K510同时还支持丰富的网络模型算子,当中包括常见的 CNN、RNN 算子和各类向量计算和数据处理 *** 作。

“嘉楠的成长受惠于开源,公司也将全面拥抱软硬件开源战略。嘉楠已经决定把公司在硬件模块、软件算法的积累,以及芯片手册等基本资料去阿奴共享出来给开发者使用,与全球的开发者共同推进RISC-V生态的繁荣。”张楠赓说。在他看来,推动RISC-V产业的发展,除了有利于公司本身以外。这于中国芯片产业来说,也是有百利而无一害的。

过去,芯片设计有时需要上亿研发费用,投入上百人,但这是中小企业不易承担,而且也不一定能掌握发展的主动权。但开源的RISC-V芯片设计能将芯片设计门槛大大降低,让3到5人的小团队在3到4个月内,只需花几万元便能研制出一款有市场竞争力的芯片,从而将促进芯片产业的繁荣,能更好地支持人工智能等新一代信息技术和数字经济的发展。

张楠赓认为,芯片产业最关键的是人才。在芯片设计门槛降低之后,将会吸引到更多的人才投入这个行业,这有助于奠定本土芯片产业长远发展的人才基础;另一方面,因为x86和Arm架构自身比较封闭,不容易进行创新。

“有了RISC-V之后,本土的一些架构创新的成果也容易以开源的形式进行推广,有助于打造中国在开源芯片领域的话语权。”张楠赓强调。

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嵌入式系统的发展速度正在加快。有统计称,其应用已超过整个计算机应用的40%,是一个十分庞大的市场。在嵌入式系统领域,多家企业正携其MCU、DSP、ASIC或X86架构CPU平台寻觅商机,抢占市场。

嵌入式系统无处不在

“很多人问我,什么应用领域可以使用嵌入式系统,我告诉他们,我只能说出不使用嵌入式系统的地方。”北京航空航天大学何立民教授在不久前举办的一次嵌入式系统研讨会上说,“可以说,嵌入式系统已经无处不在。”

在PC市场已趋于稳定的今天,嵌入式系统市场的发展速度却正在加快。“由于嵌入式系统所依托的软件和硬件技术得到了快速发展,因此这几年嵌入式系统自身获得了快速发展。”中国软件行业协会嵌入式系统分会副理事长兼秘书长郭淳学介绍说。据有关统计数据表明,嵌入式系统产品的应用已超过整个计算机应用的40%。而根据美国嵌入式系统专业杂志RTC报道,在21世纪初的10年中,全球嵌入式系统市场需求量具有比PC市场大10倍到100倍的商机。有机构估计,全世界嵌入式系统产品潜在的市场将超过1万亿美元。

随着技术的发展,业内对嵌入式系统的定义也越来越清晰。郭淳学认为,那些为具体应用设计制造的专用计算机系统就是嵌入式系统。“它是微处理器、大规模集成电路、软件技术和各种具体的行业应用技术相结合的结果,其中各种软件技术占了嵌入式系统80%的工作量。”郭淳学介绍说,“可以说,嵌入式系统是不可垄断、需要不断创新的技术。”

“嵌入式系统可以分为两类,最早的是‘板’上系统,现在已经发展为‘片’上系统。”郭淳学总结说。其中,“板”上系统指的是采用通用微处理器如单片机,或嵌入式微处理器如ASIC、DSP和FPGA等可配置 *** 作系统的半导体产品在PCB(印制电路板)上“拼装”成的系统,而“片”上系统指的是采用单片机或嵌入式微处理器的IP在集成电路内“拼装”成的系统。

目前,这两种“拼装”的嵌入式产品已经在航空航天、交通、电子、通信、工控、金融、家电等行业得到广泛应用,成为电子信息产业巨大的增长点。

谁将成为“Intel第二”

在PC领域,CPU帮助Intel公司赚得盆满钵溢。在嵌入式系统市场,谁将成为“Intel第二”?

不同于PC以CPU作为核心,在嵌入式系统中,MCU、DSP以及某些ASIC平台一直扮演着核心的角色。

而近来,一些原来用在PC机上的X86架构CPU也转窥这一市场,使嵌入式系统的核心出现了诸侯纷争的局面。

MCU可以说是嵌入式系统的元老。在各种信息家电、网络设备、工业仪器仪表和汽车电子中,都有它的身影。随着各种新应用提出越来越多的高要求,MCU产品已经从4位、8位、16位产品发展到现在的32位产品,其所集成的闪存和ADC也越来越多。MCU的特点是控制能力强,而计算能力有限,所以它一直担当那些对控制能力有所偏重的嵌入式系统的核心。据WSTS预测,2005年全球MCU市场将达125亿美元。飞思卡尔、微芯、瑞萨、ATMEL、东芝及飞利浦是这一市场的佼佼者,这些企业一直在创新,从而扩展MCU的领地。

而以DSP为核心的嵌入式系统市场这几年发展一直很快。“由于它具有小巧、低功耗、高性能等特性,所以非常适合那些运算量大,对外型有个性要求的嵌入式产品。例如,具有指纹识别功能的电子门锁这类应用。”德州仪器北京办事处半导体事业部DSP业务经理郑小龙先生介绍说,“指纹识别需要大量的运算,而电子门锁要求低功耗,对外型的设计也是五花八门,所以DSP是这类嵌入式系统产品的首选。”德州仪器在DSP市场一直很强,这两年一直协助其合作伙伴开发基于DSP产品的各种嵌入式系统产品,以开拓嵌入式市场。而DSP在各种多媒体嵌入式应用如可视电话、机顶盒、便携视频播放器等领域也崭露头角。“用DSP来做多媒体产品最大的优势是它可以进行软件的在线升级,这样,新的流媒体格式出来后,原有的产品可以通过软件升级来适应新的编解码格式需求。”新晔电子(香港)有限公司现场应用工程师张涛介绍说。据WSTS预测,DSP市场今年将达84亿美元,其中发展较快的是嵌入式DSP市场,其市场规模已接近通用DSP的两倍。

除了MCU和DSP,一些ASIC芯片也成为某些专业领域嵌入式平台的核心芯片,例如多媒体处理器就已经成为多媒体嵌入式系统的核心芯片。由于它的内部结构专门针对音频及视频应用设计,是一个音视频处理的ASIC芯片,因此,在多媒体音视频处理方面具有速度快、成本低、功耗低等特点。它最早应用在多媒体手机中,现在已经逐步进入IP机顶盒、PMP(个人媒体播放器)等3C融合产品中。而随着3C与3G市场的发展,多媒体处理器的发展领域也将更加宽广。不过,与DSP相比,它不能进行在线升级,因此要在最初设计时就要顾及未来发展的需求。飞思卡尔、意法半导体、飞利浦及瑞萨等企业基于自己的多媒体处理器产品,都开发出越来越多的多媒体嵌入式应用系统产品。

而另一个让人关注的动向就是这两年开始进军嵌入式系统市场的X86架构CPU。X86架构CPU一直因其功耗大、体积大而被排除到嵌入式系统之外。而近几年来,威盛电子设计并推出了功耗小、集成度高、体积小(最小的只有10mm×10mm)的CPU,完全适用于嵌入式系统市场。与DSP和多媒体处理器相比,X86架构CPU具有高性能(主频可达15GHz),像PC机一样可以处理所有媒体格式,具有开发周期短、软件平台丰富等优势。其中,最重要的一点是其软件可以实现从高端通信产品、消费电子到普通手机等任何平台的兼容。不过,X86架构CPU目前面临的最大问题是刚刚进入这个市场,如何寻找并选择合适的应用领域,并降低相应应用的成本是其今后发展要面临和解决的问题。

是MCU、DSP、ASIC还是X86架构CPU能够最终主导嵌入式市场?有业内专家称,上述平台都有其最适合的应用领域,但在那些发生重叠的市场,就要看谁最终能提供最优性价比的产品了。

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