除了提供从边缘到数据中心的推理解决方案外，SiFive Intelligence IP 还专为用作理想的加速器控制单元 (ACU) 而设计。它将可编程的 RISC-V 标量与向量计算能力和控制能力相结合，并通过直接的高速、高带宽连接优化数据传输。
ACU 能够减轻系统级主机处理器承担的底层编排负担，甚至完全消除这部分负担或取代主机处理器的相关工作，从而更好地支持不断演进的工作负载。这使设计人员能够专注于定制加速器的核心数据处理能力，满足当下及未来的需求。
SiFive 加速器控制单元 (ACU) 解决方案
借助可编程的 RISC-V 控制层，将任务从主机 CPU 卸载，优化数据传输，并为定制 AI 引擎提供面向未来的扩展能力
为定制 AI 提供智能编排能力
加速器控制的演进
传统定制加速器依赖固定状态机和共享系统总线，导致主机 CPU 开销高、内存瓶颈突出，且硬件架构缺乏灵活性。
传统方案面临的挑战
传统系统架构围绕主机处理器设计，由主机处理器通过专用系统总线、映射式控制寄存器、状态机和直接内存访问 (DMA) 来管理定制加速器。
面临的挑战：
- 数据操作与处理能力固定
- 大量数据需要经由共享总线传输
- 通信与数据共享延迟高
- 控制逻辑复杂且固定
- 编程方式缺乏标准化，难以更新迭代
传统方案
智能 ACU 编排
SiFive Intelligence™ 加速器控制单元 (ACU) 解决方案将系统管理任务转交给专用的可编程 RISC-V 前端控制器。ACU 接管任务调度、资源分配、命令分发和数据格式处理等工作，使主机处理器能够专注于执行主要应用程序。此外，由于 SiFive Intelligence 系列 ACU 解决方案支持 RTOS/Linux，ACU 本身也可以充当主机处理器。
SiFive ACU 解决方案的优势
SiFive Intelligence 系列核心配备向量单元，可提供额外的计算能力，并能卸载任务，或为定制加速器增加其最初开发时未规划的新功能。
主要优势
- 面向未来的灵活性：以可编程的 RISC-V 核心取代僵化的状态机。通过部署软件和固件补丁即可修复缺陷或增加功能，无需耗费高昂成本重新设计硬件。
- 全面卸载主机处理器的任务：ACU 充当智能编排层，使加速器引擎的数据吞吐完全独立于主处理器运行。
- 向量计算补充能力：SiFive Intelligence 系列核心配备向量单元，可处理非矩阵运算，例如激活函数、Softmax，以及定制加速器最初设计时未考虑的全新算法。
- 开放生态：基于完全兼容 RISC-V 指令集架构 (ISA) 的设计，支持利用业界广泛支持的开放标准软件栈，从而大幅缩短产品上市时间。
SiFive 智能加速器方案
SiFive 为定制加速器设计带来的优势
传统架构将大量数据传输和控制命令集中在一条共享总线上，限制了性能发挥。SiFive IP 通过三种互补的直连接口连接定制加速器，从而消除这一瓶颈：
- VCIX（高带宽数据传输）：直接连接 SiFive Intelligence 核心的向量寄存器，以核心时钟频率将打包的张量和矩阵数据集直接流式传输至定制硬件加速器，确保高负载计算引擎持续获得所需数据。
- SSCI（低延迟控制）：直接连接 SiFive Intelligence 核心的标量 CPU 执行流水线，通过分发定制标量指令，并以单周期往返的方式处理依赖于数据的决策，从而让加速器引擎保持快速响应。
- CLP（核心本地端口）：绕过 L2 缓存子系统，为 AI 核心提供对本地 RAM 或客户自有 RAM 的高带宽、低延迟访问。
为定制加速器提供智能编排能力
ACU 原则 1：确保加速器持续获得所需数据
ACU 原则 2：确保控制响应及时
将 SSCI、VCIX 和 CLP 接口与 SiFive Intelligence X100、X200 或 X300 系列核心配合使用，可将定制加速器引擎转变为智能编排引擎，使定制加速器的数据吞吐和执行过程不再依赖主机处理器。
Intelligence 系列的编排工作原理：
- 将数据传输或暂存至定制加速器引擎。ACU 可通过自身的内存通路访问系统内存，以执行大批量数据传输。当数据需要经由 ACU 暂存或转发时，可利用其向量单元通过 VCIX 传输或暂存数据。ACU 还可通过 CLP 访问加速器的本地内存。
- 启动运算。所需数据准备就绪后，ACU 标量核心会发送 SSCI 定制指令，配置加速器并启动工作负载。
- 维持计算流程的持续推进。定制加速器引擎执行主要运算期间，ACU 可利用向量单元执行额外的向量计算任务，例如数据格式处理、激活函数计算、Softmax 运算，或执行定制加速器本身未内置的其他算法，并协调后续任务。
SiFive 智能编排
根据工作负载选择合适规格的 ACU
为加速器控制单元 (ACU) 解决方案选择合适的 SiFive Intelligence 核心，需要综合权衡以下三大因素：
- 数据传输带宽
- 控制复杂度
- 辅助/备用计算需求
所选核心的向量长度 (VLEN) 和数据通路宽度 (DLEN) 决定了通过协处理器接口可实现的数据传输带宽，以及 ACU 自身的计算能力。
- X100 系列（控制密集型与紧凑型）：适用于对 SSCI 指令分发延迟要求极低，同时希望节省芯片面积的加速器。可搭配实时操作系统 (RTOS)，高效运行于紧耦合内存 (TCM/SRAM)。
- X200 与 X300 系列（数据密集型与备用计算型）：适用于需要持续进行高带宽数据输入的场景。更宽的 VCIX 数据通路（VLEN 为 256 位、512 位或 1024 位）可将数据传输容量提升至原来的两倍或四倍。支持完整的内存管理单元 (MMU) 和 RVA23.1 配置文件，可运行于 Linux 环境；配备强大的向量单元，能够处理繁重的备用计算任务。
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SiFive Intelligence 系列
X100 系列
Intelligence
- 32 位或 64 位 CPU
- 128 位向量长度
- SSCI 和 VCIX 接口
X200 系列
Intelligence
- 512 位向量长度
- 单向量算术逻辑单元
- SSCI 和 VCIX 接口（1024 位）
X300 系列
Intelligence
- 1024 位向量长度
- 单/双向量算术逻辑单元
- SSCI 和 VCIX 接口（2048 位）
具体了解 SiFive ACU 解决方案
SiFive Intelligence IP 应用案例：加速器控制单元 (ACU)
SiFive 第二代 Intelligence 技术详解
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定制加速器创新的后续步骤
优化定制加速器的控制能力，是现代 SoC 成功的关键。
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