日前舉行的“2022 RISC-V中國峰會”上，中國科學(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,、中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所副所長包云崗，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)布首臺基于RISC-V的便攜式計算機(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10億美元創(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全球會員超過3100家,，比2021年增加130%,。并且，RISC-V國際基金會已經(jīng)布局70多個技術(shù)小組開展技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定,；超過160個面向各領(lǐng)域處理器核,，各行業(yè)滲透率越來越深；SPECint性能首次超過10分,，進(jìn)入了高性能計算的行列,。

　　應(yīng)用方面，也有一個極具標(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年的時間完成了量產(chǎn)100億顆的初級階段；更為重要的是,，中國公司的出貨量占據(jù)50%,，RISC-V中國生態(tài)伙伴在技術(shù)和應(yīng)用上的貢獻(xiàn)度越來越高。

　　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,。那么，發(fā)展RISC-V時機(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,、提升成長潛力,？……這些仍是發(fā)展RISC-V的焦點(diǎn)問題。

　　RISC-V商用時機(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)行對比，RISC-V目前大約處在Arm 2000年-2005年這樣一個階段,。

　　武延軍補(bǔ)充,，這個時期也是他本人開始接觸Arm的階段,，當(dāng)時各種培訓(xùn)資料、書籍,、培訓(xùn)班大量出現(xiàn),，市場對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爭,。

　　RISC-V是在以開源的方式推動一種新的體系結(jié)構(gòu)，大家都可廣泛參與,，都有機(jī)會,。

　　他認(rèn)為，RISC-V目前就處于這個階段,，而且以一個更高的加速度在增長,。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)有了良好的商用場景、可觀的出貨量,?！八赃@個階段，我覺得也是整個生態(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的商用時機(jī)已經(jīng)到了,?！?/p>

　　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，在國際上開始推行是在2015年之后,，約在2016年正式引入中國市場,，真正開始市場化也就是6、7年的時間,，并且中國公司已經(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，早期先打開一個環(huán)節(jié),，基本證明可用,；接下來，再往更高性能,、更加縱深的方向去發(fā)展,。對于未來的發(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)動全球生態(tài)的力量去改進(jìn)升級，這樣就會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)一個架構(gòu)是完全不同的模式。

　　“從產(chǎn)業(yè)角度來看,，RISC-V是在以開源的方式推動一種新的體系結(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”,， 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)來了,?！?/p>

　　攻堅高端

　　RISC-V還差什么？

　　圖源 | axiomise

　　無論是產(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，但這給處理器設(shè)計和軟件生態(tài)都會帶來相應(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際上游開源社區(qū),、以及國內(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,，還是有很多核心的基礎(chǔ)軟件沒有跑在RISC-V平臺上，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去對待,，這其中包括理念問題、投入問題,，也有商業(yè)利益回報問題,。

　　武延軍強(qiáng)調(diào)，對于中科院軟件研究所來說,，作為一個國立科研機(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，短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)商用場景的部署,。

　　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,，這也是未來向高性能發(fā)展過程中必須要解決的問題,。

　　對于業(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AI計算的核，甚至在AI計算中可以根據(jù)不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型定制不同的核,，同時還有低功耗的核,，做通用處理的核等等。未來,，當(dāng)RISC-V生態(tài)達(dá)到一定的豐富度,，對某一個計算平臺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,、對不同場景的需求等,。

　　RISC-V向高性能進(jìn)階的“分水嶺”

　　此次峰會上，阿里平頭哥發(fā)布了高性能RISC-V芯片平臺“無劍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——無劍600平臺是當(dāng)前全球RISC-V性能最高的可量產(chǎn)SoC芯片設(shè)計平臺：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,，是一個重要的分水嶺?！盀榱烁?、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+SoC原型’的方式推出無劍600，希望推動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平臺的推出,，將會為基礎(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)布無劍600芯片平臺

　　RISC-V在AI領(lǐng)域的優(yōu)勢,？

　　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,？

　　孟建熠認(rèn)為，RISC-V有全棧優(yōu)化的優(yōu)勢,。他解釋說,，整個軟件是一層一層堆棧的，當(dāng)處理器架構(gòu)設(shè)計完,，蓋到最頂樓,、涉及AI的時候,，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給了這個機(jī)會,，因?yàn)樗且粋€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、再到上層應(yīng)用整體來看,，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,。隨著算法的不斷演進(jìn)，RISC-V的靈活性以及對未來的擴(kuò)展性,，將會越來越多地體現(xiàn)出優(yōu)勢,。

　　在支持AI計算的軟件方面，武延軍表示,，這是中科院軟件研究所在RISC-V平臺上布局的一個領(lǐng)域,。他指出，在其他平臺上,，軟件的一些優(yōu)化設(shè)計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“Buddy Compiler”的項目，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中國峰會上， 中科院計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 國際微架構(gòu)研討會(MICRO 2022)接收。

　　據(jù)中科院計算所副所長包云崗介紹，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，此時已有雁棲湖芯片測試數(shù)據(jù),，南湖前端設(shè)計也已完成,，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，得到了國際學(xué)術(shù)同行的認(rèn)可,。

　　對于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,，美國一些科技企業(yè)內(nèi)部會構(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?！按蛲ɑA(chǔ)設(shè)施+人才流通,，讓美國學(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’這個閉環(huán)”，包云崗指出,。

　　目前,，中國的學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界之間尚未形成這種高效閉環(huán)。對于中國的學(xué)術(shù)界來說,，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)一起來補(bǔ)科研基礎(chǔ)設(shè)施的課,?！跋闵健表椖烤褪窍Ｍ艹蔀榇蛲óa(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的底層科研基礎(chǔ)設(shè)施。

　　香山近來還迎來了一個新的里程碑——由中科院計算所,、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,，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,，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?，但一個客觀事實(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中國峰會”上所傳來的進(jìn)展和突破，以及多位專業(yè)人士對產(chǎn)業(yè)的分析和預(yù)測,，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,，今年,，RISC-V生態(tài)會將性能從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，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,。

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