Tournant majeur : Maxim Integrated élimine les risques de RISC-V grâce à un microcontrôleur double cœur Arm/RISC-V

Même si les cœurs Arm se sont révélés d'une grande fiabilité et équipent désormais la plupart des dispositifs mobiles et des points d'extrémité Internet des objets (IoT), il est toujours utile et rassurant d'avoir une alternative, car il n'existe pas de solution unique et universelle.

C'est là que le processeur RISC-V 32 bits intervient. RISC-V est une architecture open-source libre de droits. Il s'agit du premier concurrent sérieux à l'écosystème de cœurs de processeur Arm bien ancré depuis très longtemps. La variante RV32 de base possède 31 registres 32 bits à usage général, baptisés x1 à x31 (le registre x0 est relié à 0). Elle prend en charge des extensions de l'architecture offrant une flexibilité pour différentes applications. Par exemple, lors de la conception d'un microcontrôleur, l'extension RISC-V « B » prend en charge la manipulation binaire native, ce qui, d'après ma longue expérience avec les microcontrôleurs, prouve que l'architecture est sérieuse en matière d'intégration profonde.

Toutefois, le défi consiste à faire accepter une nouvelle architecture aux ingénieurs. La route vers l'adoption est toujours périlleuse lorsque l'on va à l'encontre de la dynamique source existante.

Maxim Integrated a résolu ce problème d'adoption en respectant cette dynamique. Le MAX78000EXG+ est un microcontrôleur double cœur doté d'un cœur Arm Cortex-M4 de 100 mégahertz (MHz) avec une unité en virgule flottante (FPU) et une grande variété d'interfaces de communications série. Cependant, le cœur Arm partage le bus principal avec un deuxième cœur RISC-V 32 bits (Figure 1). Ce deuxième cœur n'est pas la seule raison pour laquelle le MAX78000EXG+ vaut le détour. Le microcontrôleur est doté d'un accélérateur de réseau neuronal convolutif (CNN) de 442 kilo-octets (Ko) pour une correspondance avec les modèles d'intelligence artificielle (IA). Le cœur RISC-V agit principalement en tant que système d'accès direct à la mémoire (DMA) intelligent programmable, pour déplacer les données entre le réseau CNN et la mémoire intégrée. Toutefois, le cœur RISC-V peut également fonctionner de manière indépendante, ce qui fait techniquement du MAX78000EXG+ un processeur double cœur.

Figure 1 : Le microcontrôleur MAX78000EXG+ de Maxim Integrated est doté d'un cœur Arm Cortex-M4 avec FPU et d'un cœur RISC-V. Il présente également une grande variété d'interfaces série, ainsi qu'un réseau CNN pour le traitement IA. (Source de l'image : Maxim Integrated)

Je pourrais comparer les écosystèmes et les variantes des architectures Arm et RISC-V, mais la vérité, c'est que dès qu'une équipe d'ingénierie propose une nouvelle architecture de microcontrôleur qui n'est pas utilisée par les employés, elle prend une décision qui marque tout une carrière. Par exemple, un fabricant de modules risque de voir ses produits rejetés par un intégrateur, parce que le cœur principal qui y est utilisé n'est pas populaire ou « accepté par l'industrie » (pour utiliser un terme plus vague). J'ai pu assister à ce scénario quand je travaillais pour une entreprise de semi-conducteurs et que j'ai rendu visite à un fabricant de modules de caméras numériques.

L'entreprise avait conçu un module de caméra numérique impressionnant, basé sur un processeur de signaux numériques (DSP) de niche. Et quand je dis « de niche », je veux dire qu'il devait représenter moins de 10 % du marché des DSP. Quoi qu'il en soit, le module de caméra numérique avait des statistiques impressionnantes, et malgré mon PowerPoint bien conçu et mes compétences hautement développées en communication verbale, je n'ai pas réussi à convaincre le fabricant du module d'utiliser mon DSP. En tout cas pas au début.

Il s'est avéré que les intégrateurs de caméra numérique contactés par le fabricant du module ne partageaient pas son enthousiasme quant au DSP de niche. Malgré ses avantages indéniables en termes de performances, aucun intégrateur de caméra n'a voulu collaborer avec l'entreprise et acheter son module. Le cœur du DSP de niche, avec ses spécifications impressionnantes, était trop méconnu, et sans adoption suffisante sur le marché, il y avait une inquiétude quant au possible arrêt de sa production. Après un rapide réétalonnage, le fabricant du module est revenu vers moi et nous avons transféré son code sur notre DSP.

Autre souci lié à l'utilisation d'un nouveau cœur : les ingénieurs n'ont pas beaucoup d'expérience (voire aucune) avec l'architecture. Dans cette situation, ils peuvent sous-estimer les performances du cœur dans leur application ou les véritables besoins en mémoire. Contrairement à l'approvisionnement d'un régulateur de tension, il peut s'écouler de nombreux mois de travail de développement, notamment lors de la course aux fonctionnalités qui accompagne souvent toute application, avant de s'apercevoir que le cœur choisi n'est pas suffisamment performant.

Maxim Integrated a apparemment éliminé les risques techniques et commerciaux associés à l'approvisionnement du cœur RISC-V grâce au MAX78000EXG+. Lorsqu'il n'est pas utilisé en tant que système DMA intelligent, le cœur RISC-V peut servir de deuxième cœur dans l'application. Les éventuelles inquiétudes concernant les performances sont facilement balayées grâce à la présence rassurante d'un cœur Cortex-M4 et de son unité en virgule flottante à proximité.

Conclusion

L'approvisionnement d'un nouveau cœur comme le RISC-V peut être source d'incertitudes quant à ses performances dans une application donnée. Son adéquation à l'objectif final et les exigences de mémoires sont au départ inconnues, et cela peut prendre des mois de codage pour bien comprendre et cerner ses capacités. Toutefois, grâce au MAX78000EXG+ de Maxim Integrated, il est maintenant possible pour un cœur Arm, non sans une certaine ironie du côté ingénierie, de réduire les inquiétudes techniques et commerciales liées à l'adoption du cœur RISC-V dans une nouvelle application.