自作CPU時代到来！オープンソースCPU“RISC-V”誕生


IDE/デバッガからRTOS/BSPまで，開発ツール完備

RISC-Vのエコ・システムとその利点

図1　RISC-VはISAだけを定義しており特定の実装やハードウェアに依存しない．開発者は自由にCPUコアを設計しカスタマイズできる．画像クリックで動画再生．詳細は［VOD/KIT］ 実習キットで一緒に作る！オープンソースCPU RISC-V入門を参照

RISC-Vは近年，急速に注目を集めるオープンソースのISA（命令セット・アーキテクチャ）であり，技術者や開発者にとって大きな衝撃を与えています．従来の商用ISAと比較して，RISC-Vの最大の特徴は，その自由度の高さにあります．RISC-VはISAだけを定義しており，特定の実装やハードウェアに依存しないため，開発者は自由にCPUコアを設計し，カスタマイズできます．これにより，RISC-Vは多様な用途に適応できる柔軟性を持ち，開発者にとって非常に魅力的な選択肢となっています．

RISC-Vのもう1つの大きな利点は，その充実したエコ・システムです．RISC-Vのエコ・システムは，オープンソースのコミュニティによって支えられており，IDE（統合開発環境），デバッガ，RTOS（リアルタイム・オペレーティング・システム），BSP（ボード・サポート・パッケージ），ミドルウェアなど，開発に必要なツールやリソースが豊富に揃っています．このエコ・システムにより，開発者は迅速に開発を進めることができ，効率的な開発環境を構築することが可能です．

さらに，RISC-Vのライセンスやロイヤルティ費が不要である点も大きなメリットです．従来の商用ISAでは，ライセンス料やロイヤルティが発生するため，開発コストが高くなりがちですが，RISC-Vではそのような負担がありません．このため，特にスタートアップ企業や個人開発者にとって，コスト・パフォーマンスの高い選択肢になります．

RISC-Vの自由度，エコ・システムの充実，そして低コストという3つの利点が組み合わさることで，RISC-Vは今後ますます多くの分野で採用されることが期待されています．

自作CPUの魅力

RISC-VはオープンソースのISAであり，自由に設計・実装できるという点が大きな魅力です．特に，自作のRISC-Vコアを設計することには，多くの技術的な利点があります．まず，自作コアの設計を通じて，CPUの内部構造や動作原理を深く理解できます．これは技術者としてのスキルを大きく向上させるだけでなく，ホワイト・ボックスとしてのCPUコアを手に入れることができるため，自分の設計したコアの挙動を完全に把握し，最適化することが可能です．

さらに，RISC-Vの自作コアは教育用途としても非常に有用です．学生や新人技術者に対して，実際のCPUコアの設計プロセスを体験させることで，より深い理解と実践的なスキルを身につけさせることができます．RISC-Vの設計プロジェクトは，理論と実践を結びつける絶好の機会を提供し，技術者教育において非常に効果的です．

また，自作のRISC-Vコアを使用することで，独自のニーズに合わせた最適なCPUを設計することが可能です．特定の用途や要求に応じてカスタマイズされたコアは，商用コアにはない高い性能や効率を提供することができ，競争力を高める要因になります．

最後に，RISC-Vの自作コア・プロジェクトは，何よりも「楽しい」という点が強調されます．自分自身でゼロからCPUコアを設計し，動作させるというプロセスは，技術者にとって非常にやりがいがあり，成長の機会を提供してくれます．RISC-Vのエコ・システムを活用しながら，自作コアに挑戦することで，新たな発見と学びを得ることができるでしょう．〈ZEPマガジン〉

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著者紹介

  • 出身地：京都市左京区
  • 仕事：1986年，日立製作所に入社し，SHマイコンの開発に従事．以降，ルネサステクノロジ，ベンチャー企業，大手半導体メーカにて，画像処理用SoCや各種マイコンおよび関連半導体デバイスの開発を統括．現在もマイコン製品設計に取り組んでいる．
  • 趣味：1978年からマイコン・FPGA・GPUと戯れ
  • 執筆活動：2000年からマイコンを絡めた雑誌記事と書籍を執筆

著書

  1. ［VOD/KIT］実習キットで一緒に作る！オープンソースCPU RISC-V入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
  2. ARMベース・システムLSI開発の事例研究，Design Wave Magazine 2006年5月号，CQ出版社．
  3. ARM汎用プロセッサで使える汎用JTAGデバッガを自作する，Design Wave Magazine 2008年6月号，CQ出版社．
  4. 並列処理プロセッサxCORE徹底研究，インターフェース 2014年11月号～2015年6月号（連載),CQ出版社．
  5. Cで直叩き！超並列コンピュータGPU全速力，トランジスタ技術　2019年9月号（特集），CQ出版社．ほか
  6. 今すぐ使えるH8マイコン基板　初版2010年，増補版2011年，CQ出版社．
  7. 2枚入り小型ARMマイコン基板　2011年，CQ出版社.
  8. ARM PSoCで作るMyスペシャル・マイコン　基板付き　2013年，CQ出版社．
  9. ARM PSoCで作るMyスペシャル・マイコン　開発編　　2013年，CQ出版社．
  10. SHマイコン活用記事全集　2014年，CQ出版社．
  11. FPGA電子工作スーパキット　2016年，CQ出版社．
  12. MAX10実験キットで学ぶFPGA＆コンピュータ　2016年，CQ出版社．
  13. 完全版FPGA電子工作オールインワン・キット　2016年，CQ出版社．

参考文献

  1. Lチカ入門！ソフトウェア屋のためのHDL事はじめ，ZEPエンジニアリング株式会社．
  2. Zynqで作るカスタム・コンピュータ・チップ，ZEPエンジニアリング株式会社．
  3. ［VOD/KIT］一緒に動かそう！Lチカから始めるFPGA開発【基礎編＆実践編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
  4. ［VOD/KIT］Xilinx製FPGAで始めるHDL回路設計入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
  5. ［VOD/KIT］Zynqで初めてのFPGA×Linux I/O搭載カスタムSoC製作，ZEPエンジニアリング株式会社．
  6. ［VOD］カメラ×ラズパイで一緒に！初めての画像処理プログラミング
  7. ［VOD/KIT］ 実習キットで一緒に作る！オープンソースCPU RISC-V入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
  8. ［VOD/KIT］ARM Cortex-A9＆FPGA内蔵SoC Zynqで初体験！オリジナル・プロセッサ開発入門，ZEPエンジニアリング株式会社．