研究人員為IoT打造開放源碼的處理器核心

　　蘇黎世聯(lián)邦理工學院(ETH Zurich)與義大利波隆納大學(University of Bologna)的研究人員共同開發(fā)出一款開放源碼的處理器PULPino，專為低功耗的穿戴式裝置與物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用最佳化。

　　開放源碼和協(xié)同開發(fā)是當今軟體世界的標準作法，例如Linux。盡管也有一些像OpenRISC與Opencores等硬體計劃，開放源碼的硬體在板級開發(fā)時更能取得較大動能。例如Arduino與Raspberry Pi的PCB設計可公開取得。然而，這些開發(fā)板上所采用的晶片仍然是專有的。

　　如今，這支由ETH Zurich教授Luca Benini帶領的研究團隊已將其微處理器系統(tǒng)的一項完整設計公開在公共領域了，這就是PULP計劃(平行超低功耗)的衍生系統(tǒng)。

　　32位元的PULPino是專為以電池供電的超低功耗裝置而設計，其算術指令也是開放源碼的：研究人員們打造的這款處理器可相容于加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)所開發(fā)的RISC-V開放源碼指令集。

　　PULP采用4 核心的處理器設計

　　PULPino是更通用的PULP之簡化版，內建單一處理元素以取代4處理元素叢集，而且也簡化了指令與資料RAM，并于2015年時采用FPGA建置。根據(jù)官網(wǎng)的簡報資料，PULPino核心稱為RI5CY，是一種RISC-V的4階循序管線建置。

　　研究人員開發(fā)的處理器核心可媲美ARM Cortex-M4核心，擁有趨近于1 的每周期數(shù)指令集，支援基礎整數(shù)指令集(RV32I)、壓縮指令集(RV32C)以及部份支援乘法指令集擴展(RV32M)。它為硬體回路建置了非標準擴展、后遞增加載與儲存指令集、ALU與MAC作業(yè)。為了執(zhí)行FreeRTOS等嵌入式作業(yè)系統(tǒng)，并支援特權規(guī)格子集。當核心閑置時，該平臺可切換至低功耗模式，在出現(xiàn)事件/中斷時僅啟動單一事件單元并喚醒核心作業(yè)。

　　PULP四核心IC采用Globalfoundries的28nm制程，已于2015年11月投片;首批ULPino核心設計則在2016年1月采用聯(lián)電(UMC)的65nm CMOS制程投片。PULPino平臺可用于RTL模擬，實現(xiàn)FPGA與SoC。擁有完整的除錯支援，包括FreeRTOS;作業(yè)于400MHz時脈頻率與1.2V的電壓，晶片功耗約32.8mW。

　　PULPino (Imperio)晶片圖

　　根據(jù)研究人員表示，使用PULPino的授權將會“十分寬松”，而且也與正開發(fā)中的另一開放源碼處理器lowRISC一致。

　　“從最近許多開放源碼硬體的例子來看，使用權經(jīng)常受到獨家銷售權與非競爭條款的限制，”Benini說，“但我們開發(fā)的系統(tǒng)并未針對授權附加任何限制條件。”

　　研究人員預計，PULPino可以用來驅動智慧手表、監(jiān)測生理功能的感測器或物聯(lián)網(wǎng)傳感器。 PULPino目前已經(jīng)用于瑞士與歐洲研究機構的其他研究計劃，以及英國劍橋大學(Cambridge University)。

　　Benini認為，歐洲的中小企業(yè)(SME)應該也會對PULPino感興趣，因為他們經(jīng)常無法負擔開發(fā)ASIC的成本。透過開放來源的免授權費設計，可望大幅降低開發(fā)成本，從而使SME與ETH受惠。