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Assistierender Roboterarm am Krankenbett (links), Hightech Chip (mittig), Fussball spielende Nao Roboter (rechts)© DFKI

RISC-V

Das Problem

Cyber-physische Systeme werden immer kleiner, vielseitiger und leistungsfähiger. Dies eröffnet ein breites Spektrum an Anwendungsbereichen, von Smart Homes und Kommunikationssysteme über Transport und Logistik bis hin zur industriellen Produktion und Fertigung. Diese Vielseitigkeit erfordert eine anpassungsfähige und flexible Architektur, da verschiedene Anwendungsbereiche unterschiedliche Anforderungen mit sich bringen.

Heute wird die Architektur der am Markt verfügbaren Prozessoren durch wenige Hersteller dominiert. Die angebotenen Systeme sind proprietär, geschlossen und oft durch Patente geschützt. Diese Beschränkung der verfügbaren Hardware erschwert die Entwicklung neuer Prozessoren und darauf aufbauender On-Chip-Systeme, was wiederum Innovationen und neue Anwendungen erschwert. Wie kann diese Hürde überwunden werden? 

Ein vielversprechender Ansatz: RISC-V 

Open-Source-Software stellt ihren Quellcode – der mit dem Bauplan eines Hauses verglichen werden kann – frei zur Verfügung. Ein weit verbreitetes Open-Source-System ist Linux, das den Kern des Android-Handy-Betriebssystems bildet. Inspiriert durch den Erfolg von Open-Source-Software sind in letzter Zeit auch offene Designs für Hardware entstanden. Darunter auch die RISC-V-Architektur, die enormen Zuspruch erfährt.

RISC-V ist eine Befehlssatzarchitektur: Sie definiert die Befehle, mit denen ein Mikroprozessor programmiert werden kann, und wie sich der Mikroprozessor der Software präsentiert, z. B. in Bezug auf die angebotenen Register und die Möglichkeiten, diese zu nutzen. Dies hat den Vorteil, dass verschiedene Softwarehersteller Programme entwickeln können, die auf der RISC-V-Architektur laufen, und dass verschiedene Hersteller Hardware-Implementierungen (Prozessoren) für diese Architektur anbieten können. Die offene, standardisierte und patentfreie Architektur bietet eine wichtige Grundlage für die Entwicklung eines breiten, reichhaltigen Ökosystems von Hardware und Software. RISC-V wird seit 2010 an der University of California, Berkeley, entwickelt.  

Die wichtigsten Vorteile von RISC-V

RISC-V ist skalierbar und kann mit unterschiedlichen Wortbreiten an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.

RISC-V ist modular und kann flexibel erweitert werden.

RISC-V ist zukunftssicher, da das System standardisiert, herstellerunabhängig und offen ist. 

Der Beitrag von CPS

Der DFKI-Forschungsbereich Cyber-Physical Systems trägt in folgenden Projekten zum Erfolg von RISC-V bei: 

SASPIT

Eine Sichere Sensorplattform für das Internet der Dinge, Mai 2023 - April 2026

ECXL

Eine erweiterbare und konsistente ebenenübergreifende RISC-V Verifikationsplattform, August 2022 - Juli 2025

VE-HEP

Härtung der Wertschöpfungskette durch quelloffene, vertrauenswürdige EDA-Tools und Prozessoren, März 2021 - Februar 2024

VerSys

Eine konsistente Verifikationsplattform zur frühen Softwareentwicklung für RISC-V-basierte Systeme, August 2019 - Juli 2022 

Weitere Highlights

Kontakt

Assistenz der Leitung:
Kristiane Schmitt, M.A.
Kristiane.Schmitt@dfki.de
Tel.: +49 421 218 59840

Deutsches Forschungszentrum für
Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI)
Cyber-Physical Systems

MZH
Bibliothekstr. 5
28359 Bremen
Deutschland

Cartesium
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