日前舉行的“2022 RISC-V中國(guó)峰會(huì)”上,，中國(guó)科學(xué)院軟件研究所總工程師武延軍、平頭哥半導(dǎo)體副總裁孟建熠,、中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所副所長(zhǎng)包云崗,，接受了<與非網(wǎng)>等媒體的深度采訪。

　　一些重大進(jìn)展

　　2022年,，RISC-V出現(xiàn)了三大標(biāo)志性事件：

• Clockwork發(fā)布首臺(tái)基于RISC-V的便攜式計(jì)算機(jī),，十年以后回顧的話，可能是RISC-V架構(gòu)的一大步,；

• Intel設(shè)立10億美元?jiǎng)?chuàng)新基金,，全面支持RISC-V生態(tài)發(fā)展；

• SiFive估值超25億美元,，賽道熱度快速提升,。

　　生態(tài)方面，RISC-V全球會(huì)員超過3100家,，比2021年增加130%,。并且，RISC-V國(guó)際基金會(huì)已經(jīng)布局70多個(gè)技術(shù)小組開展技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定,；超過160個(gè)面向各領(lǐng)域處理器核,，各行業(yè)滲透率越來(lái)越深,；SPECint性能首次超過10分，進(jìn)入了高性能計(jì)算的行列,。

　　應(yīng)用方面,，也有一個(gè)極具標(biāo)志性的成果：RISC-V處理器在IoT領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模超過100億，12年的時(shí)間完成了量產(chǎn)100億顆的初級(jí)階段,；更為重要的是,，中國(guó)公司的出貨量占據(jù)50%，RISC-V中國(guó)生態(tài)伙伴在技術(shù)和應(yīng)用上的貢獻(xiàn)度越來(lái)越高,。

　　不論是生態(tài)規(guī)模還是技術(shù)本身,，RISC-V都已呈現(xiàn)出加速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。那么,，發(fā)展RISC-V時(shí)機(jī)確實(shí)成熟了嗎,？在向高性能拓展的過程中，還面臨哪些挑戰(zhàn),？如何繼續(xù)增加產(chǎn)業(yè)吸引力,、提升成長(zhǎng)潛力？……這些仍是發(fā)展RISC-V的焦點(diǎn)問題,。

　　RISC-V商用時(shí)機(jī)已到,？

　　RISC-V指令集從2010年發(fā)布到現(xiàn)在經(jīng)歷了12年的發(fā)展，武延軍指出,，Arm大約在1991年開始提供對(duì)外授權(quán),，幾乎經(jīng)歷了30多年達(dá)到目前的狀態(tài)。從生態(tài)繁榮程度進(jìn)行對(duì)比,，RISC-V目前大約處在Arm 2000年-2005年這樣一個(gè)階段,。

　　武延軍補(bǔ)充，這個(gè)時(shí)期也是他本人開始接觸Arm的階段,，當(dāng)時(shí)各種培訓(xùn)資料,、書籍、培訓(xùn)班大量出現(xiàn),，市場(chǎng)對(duì)Arm開發(fā)者的需求突然爆增,，在嵌入式領(lǐng)域已經(jīng)跟x86、MIPS展開了非常激烈的競(jìng)爭(zhēng),。

　　RISC-V是在以開源的方式推動(dòng)一種新的體系結(jié)構(gòu),，大家都可廣泛參與，都有機(jī)會(huì),。

　　他認(rèn)為,，RISC-V目前就處于這個(gè)階段，而且以一個(gè)更高的加速度在增長(zhǎng)。因?yàn)椴还馐求w現(xiàn)在教育科研,、各種文檔材料,、人才培訓(xùn)方面，而且已經(jīng)有了良好的商用場(chǎng)景,、可觀的出貨量,。“所以這個(gè)階段,，我覺得也是整個(gè)生態(tài)上下游都可以發(fā)力了”,，武延軍表示，“盡管目前還是局限于一些對(duì)算力和軟件豐富程度要求并不太高的領(lǐng)域,，但RISC-V的商用時(shí)機(jī)已經(jīng)到了,。”

　　孟建熠也贊同這一判斷,，他認(rèn)為RISC-V現(xiàn)在正在初步證明商業(yè)化可用的道路上,。RISC-V雖然從發(fā)布到現(xiàn)在已經(jīng)12年，但是,，在國(guó)際上開始推行是在2015年之后,，約在2016年正式引入中國(guó)市場(chǎng)，真正開始市場(chǎng)化也就是6,、7年的時(shí)間，并且中國(guó)公司已經(jīng)走在了前列,。

　　就像Arm架構(gòu)在嵌入式領(lǐng)域的發(fā)展經(jīng)歷一樣,，早期先打開一個(gè)環(huán)節(jié)，基本證明可用,；接下來(lái),，再往更高性能、更加縱深的方向去發(fā)展,。對(duì)于未來(lái)的發(fā)展前景,，孟建熠認(rèn)為，RISC-V跟其它主流架構(gòu)相比,，最大區(qū)別在于它是開源的,，這就可以調(diào)動(dòng)全球生態(tài)的力量去改進(jìn)升級(jí)，這樣就會(huì)讓它更易并行去完善技術(shù),、率先響應(yīng)新的需求,，這跟傳統(tǒng)上一家公司維護(hù)一個(gè)架構(gòu)是完全不同的模式。

　　“從產(chǎn)業(yè)角度來(lái)看,，RISC-V是在以開源的方式推動(dòng)一種新的體系結(jié)構(gòu),，就像Linux這種全球開源的操作系統(tǒng)一樣，大家都可廣泛參與，都有機(jī)會(huì)”,， 孟建熠強(qiáng)調(diào),，“那些在體系結(jié)構(gòu)上尋求創(chuàng)新和突破的公司可以持續(xù)進(jìn)來(lái)了?！?/p>

　　攻堅(jiān)高端

　　RISC-V還差什么,？

　　圖源 | axiomise

　　無(wú)論是產(chǎn)業(yè)需求，還是本身的發(fā)展路徑,，RISC-V向高性能發(fā)展是必然趨勢(shì),，但這給處理器設(shè)計(jì)和軟件生態(tài)都會(huì)帶來(lái)相應(yīng)的挑戰(zhàn)。

　　關(guān)于軟件生態(tài)方面的挑戰(zhàn),，武延軍表示,，中科院軟件研究所在國(guó)際上游開源社區(qū)、以及國(guó)內(nèi)開源歐拉社區(qū),、平頭哥等企業(yè)都做了大量的RISC-V基礎(chǔ)軟件適配工作,。目前看來(lái)，還是有很多核心的基礎(chǔ)軟件沒有跑在RISC-V平臺(tái)上,，這其中有指令集規(guī)范尚未成熟的因素,，但更多是因?yàn)檫@些基礎(chǔ)軟件包之前都是在x86和Arm平臺(tái)上運(yùn)行的，從維護(hù)者,、社區(qū)的角度,，還沒有把RISC-V當(dāng)成Tier-1或者是First-Class-Citizen去對(duì)待，這其中包括理念問題,、投入問題,，也有商業(yè)利益回報(bào)問題。

　　武延軍強(qiáng)調(diào),，對(duì)于中科院軟件研究所來(lái)說,，作為一個(gè)國(guó)立科研機(jī)構(gòu)，有責(zé)任把更多支撐高性能的,、引領(lǐng)未來(lái)生態(tài)發(fā)展的基礎(chǔ)軟件,，率先移植到RISC-V架構(gòu)上，為商業(yè)發(fā)展鋪平道路,，讓大量的商業(yè)公司可以快速參與進(jìn)來(lái),，短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)商用場(chǎng)景的部署。

　　孟建熠認(rèn)為,，處理器要在性能上進(jìn)一步突破,，需要投入大量研發(fā)精力、也必然會(huì)演進(jìn)到先進(jìn)制程,，進(jìn)一步提高性能去適配各種各樣的軟件,。

　　他同時(shí)強(qiáng)調(diào)了處理器的穩(wěn)定性,。因?yàn)檐浖Ｔ蕉嘣截S富，越是需要底層的硬件穩(wěn)定,。從安卓到龍蜥Linux,、到一些大型操作系統(tǒng)和應(yīng)用，平頭哥和業(yè)界一道,，都在進(jìn)一步提升RISC-V處理器的穩(wěn)定性,，這也是未來(lái)向高性能發(fā)展過程中必須要解決的問題。

　　對(duì)于業(yè)界推崇的通過“異構(gòu)多核”的方式去實(shí)現(xiàn)更高性能,，武延軍認(rèn)為,，RISC-V在這方面帶來(lái)了更大的可能性。因?yàn)橥ǔＫf的異構(gòu)多核,，實(shí)際上還是要依賴處理器廠商,、指令集廠商的規(guī)范，像Arm大核小核,、x86的擴(kuò)展指令集等,。

　　而RISC-V可以在“核”的層面，實(shí)現(xiàn)更多的異構(gòu)選擇：比如專門針對(duì)AI計(jì)算的核,，甚至在AI計(jì)算中可以根據(jù)不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型定制不同的核,，同時(shí)還有低功耗的核，做通用處理的核等等,。未來(lái),，當(dāng)RISC-V生態(tài)達(dá)到一定的豐富度，對(duì)某一個(gè)計(jì)算平臺(tái)的描述可能不僅僅包括主頻,、算力,、功耗等，還可能有：包括多少種不同類型的核,、每種核都有什么樣的定制能力等等，以及集成后所能實(shí)現(xiàn)的處理能力,、對(duì)不同場(chǎng)景的需求等,。

　　RISC-V向高性能進(jìn)階的“分水嶺”

　　此次峰會(huì)上，阿里平頭哥發(fā)布了高性能RISC-V芯片平臺(tái)“無(wú)劍600”及SoC原型“曳影1520”,，首次兼容龍蜥Linux操作系統(tǒng)并成功運(yùn)行LibreOffice,，刷新了全球RISC-V一系列紀(jì)錄——無(wú)劍600平臺(tái)是當(dāng)前全球RISC-V性能最高的可量產(chǎn)SoC芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)：支持4核高性能RISC-V處理器，最高主頻可達(dá)2.5GHz,，實(shí)現(xiàn)了CPU+XPU異構(gòu)架構(gòu)的全面優(yōu)化,；支持64位LPDDR4X，最高吞吐率4266MT,；整合4TOPs的Int8 AI算力,；全流程滿足GP TEE國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)。

　　從性能上說，此次RISC-V從1GHz到2GHz的商用落地,，是一個(gè)重要的分水嶺,。“為了更快,、更好地孵化出更多高性能的RISC-V芯片,，滿足更多不同行業(yè)的需求，豐富RISC-V上層應(yīng)用,，平頭哥以‘平臺(tái)+SoC原型’的方式推出無(wú)劍600,，希望推動(dòng)RISC-V硬件及軟件的齊頭并進(jìn)”，孟建熠表示,。

　　武延軍認(rèn)為,，RISC-V在驗(yàn)證平臺(tái)方面還存在一定限制，特別是調(diào)試過程,，如果在模擬器環(huán)境下進(jìn)行調(diào)試,，效率非常低。而平頭哥這類高性能RISC-V平臺(tái)的推出,，將會(huì)為基礎(chǔ)軟件的高性能遷移提供加速,。

　　平頭哥半導(dǎo)體副總裁孟建熠，發(fā)布無(wú)劍600芯片平臺(tái)

　　RISC-V在AI領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì),？

　　與基于其他指令集的處理器相比,，RISC-V在AI方面是否有一定的優(yōu)勢(shì)？

　　孟建熠認(rèn)為,，RISC-V有全棧優(yōu)化的優(yōu)勢(shì),。他解釋說，整個(gè)軟件是一層一層堆棧的,，當(dāng)處理器架構(gòu)設(shè)計(jì)完,，蓋到最頂樓、涉及AI的時(shí)候,，上層的工程師已經(jīng)不太了解底層硬件的情況了,，難以進(jìn)一步提高軟硬協(xié)同的效率。但RISC-V給了這個(gè)機(jī)會(huì),，因?yàn)樗且粋€(gè)新興的架構(gòu),，可以從應(yīng)用需求、從AI需求,，去反推RISC-V架構(gòu)在AI方面的能力,。并且，從處理器,、編譯工具到庫(kù),、再到上層應(yīng)用整體來(lái)看,，因?yàn)樗侨蛏鷳B(tài)協(xié)同推進(jìn)的，在制定標(biāo)準(zhǔn)之初,，就是全棧各個(gè)領(lǐng)域和方向的公司都在參與,，天生就具備了全棧優(yōu)化的能力。

　　此外,，他認(rèn)為AI應(yīng)用需要一定的可編程性,，這是RISC-V的優(yōu)勢(shì)。隨著算法的不斷演進(jìn),，RISC-V的靈活性以及對(duì)未來(lái)的擴(kuò)展性,，將會(huì)越來(lái)越多地體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。

　　在支持AI計(jì)算的軟件方面,，武延軍表示,，這是中科院軟件研究所在RISC-V平臺(tái)上布局的一個(gè)領(lǐng)域。他指出,，在其他平臺(tái)上,，軟件的一些優(yōu)化設(shè)計(jì)未必能夠在硬件上得到體現(xiàn)和支持。但在AI方面,，中科院軟件研究所深度參與了RISC-V的“V（向量）擴(kuò)展”,、“P（Packed SIMD）擴(kuò)展”等重要標(biāo)準(zhǔn)的制定和參考實(shí)現(xiàn)，最近也發(fā)起了一個(gè)“Buddy Compiler”的項(xiàng)目,，能夠把LLVM/MLIR這些已有的編譯框架,，進(jìn)一步擴(kuò)展到軟硬件全棧協(xié)同。

　　跨越“死亡之谷”的努力

　　去年舉辦的首屆RISC-V中國(guó)峰會(huì)上,， 中科院計(jì)算所的香山開源高性能RISC-V處理器首次亮相,。日前，一篇關(guān)于香山敏捷開發(fā)方法的論文被第55屆 IEEE/ACM 國(guó)際微架構(gòu)研討會(huì)(MICRO 2022)接收,。

　　據(jù)中科院計(jì)算所副所長(zhǎng)包云崗介紹,，這篇關(guān)于香山敏捷開發(fā)的總結(jié)性論文從去年10月份就開始撰寫了，其實(shí)第一版投稿于ISCA,，但當(dāng)時(shí)由于“雁棲湖”流片還未返回,，“南湖”也還在開發(fā)中，最終被拒,。經(jīng)過修改后投稿于MICRO 2022，此時(shí)已有雁棲湖芯片測(cè)試數(shù)據(jù),，南湖前端設(shè)計(jì)也已完成,，論文最終被接收?？梢哉f,，香山開發(fā)過程中所形成的這套芯片敏捷開發(fā)方法的先進(jìn)性,，得到了國(guó)際學(xué)術(shù)同行的認(rèn)可。

　　對(duì)于RISC-V學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的深度融合,，包云崗認(rèn)為,，美國(guó)學(xué)術(shù)界的很多創(chuàng)新成果之所以能夠很快就應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)界，背后一個(gè)很重要的原因是：學(xué)術(shù)界與工業(yè)界共享一些科研基礎(chǔ)設(shè)施,，這起到了橋梁作用,。

　　據(jù)他觀察，美國(guó)一些科技企業(yè)內(nèi)部會(huì)構(gòu)建一套和學(xué)術(shù)界總體打通的科研基礎(chǔ)設(shè)施（有開源共享的,、有內(nèi)部自研的）,。通過將業(yè)務(wù)需求和內(nèi)部數(shù)據(jù)導(dǎo)入到企業(yè)的科研基礎(chǔ)設(shè)施中，就能很容易“消化”學(xué)術(shù)界產(chǎn)生的新想法,，并集成到企業(yè)的產(chǎn)品中,。“打通基礎(chǔ)設(shè)施+人才流通,，讓美國(guó)學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界形成了‘創(chuàng)新想法—得到應(yīng)用—收集反饋—新的創(chuàng)新想法—得到新的應(yīng)用’這個(gè)閉環(huán)”,，包云崗指出。

　　目前,，中國(guó)的學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界之間尚未形成這種高效閉環(huán),。對(duì)于中國(guó)的學(xué)術(shù)界來(lái)說，包云崗認(rèn)為,，更需要參與科研基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),，尤其是和企業(yè)一起來(lái)補(bǔ)科研基礎(chǔ)設(shè)施的課?！跋闵健表?xiàng)目就是希望能成為打通產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的底層科研基礎(chǔ)設(shè)施,。

　　香山近來(lái)還迎來(lái)了一個(gè)新的里程碑——由中科院計(jì)算所、北京開源芯片研究院,、騰訊,、阿里、中興通訊,、中科創(chuàng)達(dá),、奕斯偉、算能等形成了聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì),，開始開展第三代香山（昆明湖架構(gòu)）的聯(lián)合開發(fā),。

　　包云崗在博文中寫道：香山聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的形成，標(biāo)志著得到了香山及其開源模式得到了產(chǎn)業(yè)界的初步認(rèn)可,，為跨越“從原型到產(chǎn)品”這個(gè)死亡之谷邁出了關(guān)鍵一步,。

　　寫在最后

　　據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Semico Research預(yù)測(cè)，到2025年,，全球RISC-V處理器出貨量將增至624億顆,，廣泛應(yīng)用于工業(yè),、PC、消費(fèi)電子,、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域,。

　　盡管發(fā)展?jié)摿薮螅粋€(gè)客觀事實(shí)仍是：RISC-V相關(guān)軟硬件技術(shù)和生態(tài)未完全成熟,，應(yīng)用主要集中在中低端IoT領(lǐng)域,，高性能芯片的商用落地尚需繼續(xù)尋求突破。

　　正如此次“2022 RISC-V中國(guó)峰會(huì)”上所傳來(lái)的進(jìn)展和突破,，以及多位專業(yè)人士對(duì)產(chǎn)業(yè)的分析和預(yù)測(cè),，RISC-V將繼續(xù)向高性能演進(jìn)，高主頻,、高性能是必然發(fā)展趨勢(shì),，今年，RISC-V生態(tài)會(huì)將性能從1GHz推向2GHz,。

　　此外,，隨著穩(wěn)定硬件的出現(xiàn)，RISC-V架構(gòu)軟硬件全棧成為必然趨勢(shì),，從IP到SoC,、到開發(fā)板、SOM,、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等方面將得到全面的優(yōu)化,。RISC-V架構(gòu)將走向更廣的生態(tài)合作，在商業(yè)上將會(huì)有更多的新模式,，軟件也將持續(xù)豐富,，應(yīng)用繼續(xù)走向多樣化。

　更多信息可以來(lái)這里獲取==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<<