Imagination RTXM-2200 CPU： 解决方案指南

RTXM-2200 作为辅助核心

何为辅助核心？

辅助核心是集成在系统级芯片（SoC）中的小型高效CPU，负责处理特定任务以减轻主处理器的负担。这类任务通常具有实时QoS需求或特殊功能要求。利用此类核心辅助主处理器可提高效率和效能。随着对不同处理器控制需求的发展和增长，辅助核心成为受欢迎的附加组件。RTXM-2200 可作为辅助核心应用于GPU集群、图像信号处理模块、调制解调器、网络处理器、二维或三级显示引擎、计算机视觉、AI加速引擎、电源管理单元、外围设备集中器等。

一个例子是在图像信号处理器（ISP）中。随着传感器分辨率和帧率的提高，导致ISP实时处理的数据量增加，进而可能增加对主CPU的需求。此外，诸如自动对焦、自动曝光和自动白平衡等ISP算法复杂度的提升，可能需要比固定功能硬件提供更灵活的控制方法。将部分此类任务卸载到本地CPU“辅助核心”上，可以在无需使用主SoC应用处理器的情况下提高ISP单元的效率。

RTXM-2200 在GPU中的另一个重要应用案例是，GPU是一种执行大量并行处理的专用硬件单元，支持许多高层任务。RTXM-2200 可作为辅助核心，也称为固件处理器，负责与主CPU上的驱动程序交互以及GPU上的工作负载调配。它可以管理初始化、调度、上下文切换、仲裁、电源管理、内存管理、缓存监控、安全监控等工作。作为“辅助核心”使用的实时、轻量级RTXM-2200 CPU可显著提升性能和功耗表现。

RTXM-2200 用作辅助核心

RTXM-2200 是来自Imagination的Catapult系列的32位按序RISC-V架构CPU。它是一个高度可配置的核心，能够适应广泛的使用场景。

RTXM-2200 不仅是一款实时的、确定性CPU，具有极强的性能密度竞争力，而且具备成为理想辅助核心的特性：

• 低延迟内存访问，得益于集成的0-128KB紧耦合内存（TCM），带有纠错码（ECC），适用于指令和数据。
• 直接内存访问（DMA）,通过128位AXI从接口独立与主系统内存交互。
• 缓存大小、紧耦合内存大小、PMA区域和中断都是可配置的，允许授权者根据自己的特定需求定制CPU。

RTXM-2200 用作存储控制器

何为存储控制器？

存储控制器（或SSD控制器）负责处理和存储主机计算机系统中的数据。在所有行业中，收集和处理的数据量在增加，这对数据的存储和处理提出了挑战。在数据中心，多台服务器可以连接在一起构建大型数据存储解决方案，这些解决方案依赖于高性能的存储控制器，能够快速、可靠且高效地将数据写入内存的适当区域，并在主机系统需要时再次读取。

这些存储控制器需要具备以下特点：

• 高性能：能够快速地在存储设备与系统之间传输所需的数据量。
• 可靠：能够维护数据完整性。
• 安全：能够防止存储解决方案遭受破坏。
• 能效高：在电源受限的设备中尤为重要。

RTXM-2200 用作存储控制器

RTXM-2200 是来自Imagination的Catapult系列的32位按序RISC-V架构CPU，具有高度可配置性，能够适应广泛的应用场景。

RTXM-2200 可以部署在存储控制器的闪存转换层（FTL）中，负责映射逻辑和物理地址、运行磨损均衡算法、执行垃圾回收，并将读/写描述符分配给适当的闪存。它也可以用作存储控制器的后端处理器，更接近闪存执行控制序列的检查。

RTXM-2200 的特性使其成为理想的存储控制器

概括来说：

• 其高性能可确保快速理解所请求数据的位置
• 它能够双重发射内存操作，从而实现高内存带宽，对Flash转换层工作负载非常有用。
• 紧耦合内存（TCM）单元配备SECDED ECC，保障安全，并通过确保一致的访问时间来增强确定性。
• 低功耗使其成为重视效率的后端处理器的理想选择。
• 优化了指针追踪加载路径，这是在管理大型动态数据结构的FTL中常见任务。
• 支持RISC-V缓存管理操作，如Zicbom用于软件一致性管理，Zicboz/Zicbop用于提高性能。

RTXM-2200 用作网络处理器

何为网络处理器？

网络处理器是可编程的微处理器，专门优化来处理当今电信网络中传输的数据包。这些网络上的数据流量逐年增长，需要更强大的网络处理器来按需操作和转换数据包。网络处理器能执行的操作包括加密、数据包检测和队列管理。

为了实现这些功能，网络处理器需要：

• 能够处理高数据速率。
• 可通过软件编程，使处理器具备执行多种功能的灵活性。
• 面积小且能效高，便于多个处理器高效集成形成阵列，构成高性能的并行处理引擎。

RTXM-2200 在网络处理器中的应用

RTXM-2200 是Imagination Catapult系列中的一款32位按序执行的RISC-V架构CPU，高度可配置，能适应广泛的应用场景。RTXM-2200 可以在网络处理器SoC中作为织构处理器、队列管理单元或信道处理器部署。

基于以下优点，使其成为这些应用场景的理想选择：

• 通过128位宽数据通路和高频率，实现卓越的带宽吞吐量。
• 由紧耦合内存和内存保护提供的实时确定性确保了可靠性。
• 高效的单精度浮点格式。
• 具备可扩展性，可根据特定需求调整不同配置。

通过将此CPU知识产权与现成资产（如RISC-V应用处理器、PCIe和来自Imagination生态系统的SRAM）相结合，可以打造出高效的基于RISC-V的网络处理器。

RTXM-2200 用作安全隔离区

何为安全隔离区？

安全隔离区是一种与主处理器隔离的专用安全子系统，旨在提供额外的安全层级。它用于保护敏感用户数据的安全，即使应用处理器内核遭到破坏也能确保安全，许多设备利用安全隔离区进行用户身份验证。

为了最小化遭受攻击的风险，安全隔离区通常配备运行较低时钟速度的专用处理器。尽管它没有自己专属的存储空间，但它包含了一个机制，可以从中分离出自己的DRAM / SRAM区域，这部分与应用处理器使用的区域隔离，能够以真正的安全性进行读写操作。

RTXM-2200 在安全隔离区的应用

RTXM-2200 是来自Imagination Catapult系列的32位按序执行RISC-V架构的CPU，具有高度可配置性，能够定制以适应广泛的应用场景。RTXM-2200 可用作安全隔离区的主要计算单元，是一款实时的、确定性CPU，具有高效率，并包含：

• 内存保护支持，用于访问控制
• 支持数据无关的定时指令

通过将这款CPU知识产权与Imagination生态系统中易于获得的资源（如真随机数生成器、加密引擎和安全非易失性存储）相结合，可以构建一个基于高效RISC-V的安全隔离区。