Analysis on the Possibility of RISC-V Adoption

As the interface between hardware and software, Instruction Set Architectures (ISAs) play a key role in the operation of computers. While both hardware and software have continued to evolve rapidly over time, ISAs have undergone minimal change. Since its release in 2010, RISC-V has begun to erode the industry aversion to ISA innovation. Established on the principals of the Reduced Instruction Set Computer (RISC), and as an open source ISA, RISC-V offers many benefits over popular ISAs like Intel’s x86 and Arm Holding’s Advanced RISC Machine (ARM). In this literature review I evaluate the literature discussing: What makes changing Instruction Set Architectures difficultWhy might the industry choose to implement RISC-V When researching this topic I visited the IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), INSPEC (Engineering Village), and ACM (Association for Computing Machinery) Digital Library databases. I used the search terms, “RISC-V”, “Instruction Set Architecture”, “RISC-V” AND “x86”, and “RISC-V” AND “Instruction Set Architecture”. This literature review evaluates 10 papers on implementation of RISC-V. As this paper was intended to cover recent developments in the field, publication dates were limited to from 2015 to present

Emulação de RISC-V com Alto Desempenho

Orientador: Edson BorinDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: RISC-V é uma ISA aberta que tem chamado a atenção ao redor do mundo por seu rápido crescimento e adoção. Já é suportado pelo GCC, Clang e Kernel Linux. Além disso, vários emuladores e simuladores para RISC-V surgiram recentemente, mas nenhum deles com desempenho próximo ao nativo. Nesta dissertação, nós investigamos se emuladores mais rápidos para RISC-V podem ser criados. Como a técnica mais comum e também a mais rápida para implementar um emulador, Tradução Dinâmica de Binários (TDB), depende diretamente de boa qualidade de tradução para alcançar bom desempenho, nós investigamos se uma tradução de alta qualidade de binários RISC-V é plausível. Desta forma, neste trabalho nós implementamos e avaliamos um motor de Tradução Estática de Binários (TEB) baseado no LLVM, para investigar se é ou não possível produzir traduções de alta qualidade de RISC-V para x86 e ARM. Nossos resultados experimentais indicam que nosso motor de TEB consegue produzir código de alta qualidade quando traduz binários RISC-V para x86 e ARM, com sobrecargas médias em torno de 1.2x/1.3x quando comparado à código nativo x86/ARM, um resultado melhor do que motores de TDB de RISC-V bem conhecidos, como RV8 e QEMU. Além disso, como motores de TDB tem seu desempenho fortemente relacionado à qualidade de tradução, nosso motor de TEB evidencia a oportunidade na direção da criação de emuladores RISC-V de TDB com desempenho superior aos atuaisAbstract: RISC-V is an open ISA which has been calling the attention worldwide by its fast growth and adoption. It is already supported by GCC, Clang and the Linux Kernel. Moreover, several emulators and simulators for RISC-V have arisen recently, but none of them with near-native performance. In this work, we investigate if faster emulators for RISC-V could be created. As the most common and also the fastest technique to implement an emulator, Dynamic Binary Translation (DBT), depends directly on good translation quality to achieve good performance, we investigate if a high-quality translation of RISC- V binaries is feasible. Thus, in this work we implemented and evaluated a LLVM-based Static Binary Translation (SBT) engine to investigate whether or not it is possible to produce high-quality translations from RISC-V to x86 and ARM. Our experimental results indicate that our SBT engine is able to produce high-quality code when translating RISC- V binaries to x86 and ARM, with average overheads around 1.2x/1.3x when compared to native x86/ARM code, a better result than well-known RISC-V DBT engines such as RV8 and QEMU. Moreover, since DBT engines have its performance strongly related to translation quality, our SBT engine evidences the opportunity towards the creation of RISC-V DBT emulators with higher performance than the current onesMestradoCiência da ComputaçãoMestre em Ciência da Computaçã