An Agile Approach to Building RISC-V Microprocessors

嵌入式系统 指令集 软件工程
作者
Yunsup Lee,Andrew Waterman,Henry Cook,Brian Zimmer,Ben Keller,Alberto Puggelli,Jaehwa Kwak,Ruzica Jevtic,Stevo Bailey,Milovan Blagojevic,Pi-Feng Chiu,Rimas Avizienis,Brian Richards,Jonathan Bachrach,David A. Patterson,Elad Alon,Bora Nikolic,Krste Asanovic
出处
期刊:IEEE Micro [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:36 (2): 8-20 被引量:48
标识
DOI:10.1109/mm.2016.11
摘要

The final phase of CMOS technology scaling provides continued increases in already vast transistor counts, but only minimal improvements in energy efficiency, thus requiring innovation in circuits and architectures. However, even huge teams are struggling to complete large, complex designs on schedule using traditional rigid development flows. This article presents an agile hardware development methodology, which the authors adopted for 11 RISC-V microprocessor tape-outs on modern 28-nm and 45-nm CMOS processes in the past five years. The authors discuss how this approach enabled small teams to build energy-efficient, cost-effective, and industry-competitive high-performance microprocessors in a matter of months. Their agile methodology relies on rapid iterative improvement of fabricatable prototypes using hardware generators written in Chisel, a new hardware description language embedded in a modern programming language. The parameterized generators construct highly customized systems based on the free, open, and extensible RISC-V platform. The authors present a case study of one such prototype featuring a RISC-V vector microprocessor integrated with a switched-capacitor DC-DC converter alongside an adaptive clock generator in a 28-nm, fully depleted silicon-on-insulator process.
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