嘉楠勘智K230D: 首款基于新32位 RuyiSDK 的AIoT量产芯片
在上期文章中，向大家介绍了《玄铁团队与PLCT实验室联合发布：新32位产品级开源工具链及Linux内核》，本期为大家带来新32位（RV64ILP32）产品化的最新进展：嘉楠勘智K230D。去年，嘉楠推出 K230，它基于玄铁c908 打造，是世界上第一款带有 VECTOR 1.0 的 RISC-V 64位 AIOT 芯片。今年，嘉楠勘智推出更高集成度的 K230D AIoT 芯片，内 存由原来外挂 256MB/512MB 改为内封 128MB。原先基于 LP64 ABI 的软件内存开销过大，不再适合 K230D，而新32位技术可同时提升内存与缓存的效率。PLCT实验室联合玄铁团队，一起为 K230D 打造基于新32位的 RuyiSDK，第一次实现新32位 AIoT 产品的落地。相比原先基于 LP64 ABI 的 SDK，新32位 SDK 内存开销下降 30%，同时链表遍历性能提升 20%，兼顾成本和性能。
达摩院玄铁团队联手嘉楠科技和中科院软件所PLCT实验室，将新32位落地到Banana Pi开源社区的BPI-CANMV-K230D-Zero 开发板，并与PLCT实验室的 RuyiSDK 集成，一起为用户提供便捷的使用体验：
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升级 Linux 内核至 6.6、升级工具链
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新增32位根系统 和 LVGL
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基于 VECTOR 的图形加速
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支持 Linux + Nuttx 双系统，大小核任意切换
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支持传统64位和新32位，两种系统配置
内核配置：
| 传统64位（64LP64） | 新32位（64ILP32） | |
|---|---|---|
| 内核编译命令 | make ARCH=riscv k230_defconfig all | make ARCH=riscv k230_defconfig 64ilp32.config all |
默认配置差异仅2行：
CONFIG_ARCH_RV64ILP32=y
CONFIG_32BIT=y
内存对比
下面的视频和图片展示了，传统64位（左）与新32位（右）对比 LVGL 的运行：
| 动态内存对比 | 传统64位 (RV64 LP64) | 新32位 (RV64 ILP32) |
|---|---|---|
| used | 37MB | 24MB |
| 静态内存对比 | 传统64位 (RV64 LP64) | 新32位 (RV64 ILP32) |
|---|---|---|
| kernel code | 10282KB | 10456KB |
| rwdata | 1126KB | 832KB |
| rodata | 5105KB | 4464KB |
| bss | 500KB | 376KB |
相比传统64位，新32位 RuyiSDK 大幅提升内存使用效率，避免了 K230D 产品化中的内存浪费。
性能对比
由于 LP64 的指针数据类型比 ILP32 大一倍，导致 LP64 的缓存利用率偏低。下面，基于 K230D 对比二者的双向链表遍历性能：
双向链表遍历 （链表节点为4000，遍历50000次结果）
| 第一次执行时长 | 第二次执行时长 | 第三次执行时长 | 第四次执行时长 | 第五次执行时长 | 平均执行时长 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 单位：纳秒 | 单位：秒 | |||||
| LP64 | 3872221628 | 3420261850 | 3774494961 | 3539484998 | 4034940590 | 3.728280805 |
| ILP32 | 2614749257 | 2261891517 | 2680216665 | 2894499368 | 2847282036 | 2.659727769 |
结果显示，ILP32 的链表遍历性能显著优于 LP64。
相关资料：
K230D RuyiSDK：https://github.com/ruyisdk/k230_linux_sdk
（镜像构建详见文档 https://github.com/ruyisdk/k230_linux_sdk/blob/dev/README_zh.md）
K230D 使用说明：https://ruyisdk.org/docs/k230d/intro
结束语
与过往的架构（ARM、x86、MIPS、Sparc）聚焦用户态的思路不同，当前新32位的方案是：基于 RVA20/22/23 Profiles 为 RV64 架构的特权态提供 ILP32 ABI 能力，这是前人未曾走过的新路。自 2024 年 3 月推出新 32 位工具链和 Linux 内核以来，这次终于在 K230D 上实现了产品化，降低了 30% 的内存开销，大幅提升缓存性能，这些成果进一步揭示了新 32 位的产业化价值。我们热切期待开发者们积极参与新32位的开发和完善中，共同提出宝贵的建议和意见，推动新 32 位不断发展。我们致力于建立一个健康和活跃的开源社区，将持续投入资源和精力，确保新32位软件的稳定和可靠，并不断改进和完善其功能和性能。在此，我们也呼吁更多的硬件厂商加入我们的阵营，共同推动新32位嵌入式系统的发展和创新，为行业带来更多机遇。
关于我们
● RuyiSDK 是一个由 PLCT Lab 所启动的开源项目，该项目旨在为 RISC-V 开发者提供一个完整的、全家桶式的全功能开发环境，包含从编译、调试到仿真的全套工具，并计划支持市面上主流的 RISC-V 硬件。
● 达摩院玄铁团队持续深耕 RISC-V 技术研发及生态建设，并陆续推出了一系列玄铁处理器，可满足高中低全系列性能需求。玄铁积极拥抱开源，坚持开放创新，已逐渐构建起以 RISC-V 为核心的生态体系，与生态伙伴协同推动 RISC-V 芯片、开发工具、操作系统、应用解决方案等不同层面的软硬一体化发展。全力推动 RISC-V 软硬全栈技术多领域发展落地，加速实现智能时代的万物互联!
● 嘉楠科技（Canaan Inc.）（纳斯达克股票代码：CAN）是一家领先的高性能ASIC芯片设计公司，以“区块链+AI”为多元化经营战略，业务范围涵盖高 性能ASIC计算芯片及设备研发、AI芯片及产品开发。作为一家纳斯达克上市公司，嘉楠科技是全球“区块链第一股”，也是第一家在美国上市的中国自主知识产权AI芯片公司。公司愿景：提升社会运行效率，改善人类生活方式。