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        《電子技術應用》
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        RISC-V商用時機已至,正走向高性能發展之路

        2022-09-09
        作者:王潔
        來源:電子技術應用

        “過去的一年,在全球RISC-V生態伙伴的共同努力下,RISC-V生態有了很大的進展。國際基金會已經布局70多個技術小組開展技術標準制定;超過160個面向各領域處理器核,各行業滲透率越來越深;SPECint性能首次超過10分,進入高性能計算的行列;會員超過3100家,比2021年增加130%??傮w來看,RISC-V技術完善度越來越高,生態多樣性越來越體現,參與者越來越多?!痹诮照匍_的2022 RISC-V中國峰會上,本屆峰會主席、平頭哥半導體副總裁孟建熠博士對過去一年RISC-V的發展做出了這樣的總結。

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        本屆RISC-V中國峰會主席、平頭哥半導體副總裁孟建熠博士(圖源:RISC-V中國峰會2022)

        RISC-V商用時機已經到來

        在RISC-V出現之前,歷史上已經出現過多種指令集架構(ISA),經過跌宕起伏的發展后,形成PC和服務器領域以X86為主、手機領域以ARM為主的壟斷局面。自2010年RISC-V誕生開始,這種開源的、簡潔的、模塊化的指令集架構受到廣泛關注。

        如今,RISC-V架構內核的出貨數量已達到100億顆,遠超過同時期的X86/ARM。根據市場Semico Research Group預測,預計到2025年,市場上采用RISC-V架構的處理器核心將超過624億顆。

        “RISC-V指令集在這12年時間成熟度提升是非常迅速的,ARM 也至少經歷了三十多年的發展才到目前的狀態。去年RISC-V出貨量超過一百億顆,同時軟硬件生態也得到了極大的豐富。我覺得RISC-V商用時機已經到了,雖然目前可能還是局限于一些對算力和對軟件生態豐富程度要求不那么高的領域?!敝袊茖W院軟件研究所總工程師武延軍研究員表示,“從生態繁榮程度來對比,RISC-V目前可能處在ARM 2000年~2005年的階段,那時候有關ARM的各種培訓資料、書籍、培訓班大量出現,市場上對ARM開發者的人才需求也是突然爆增,在嵌入式領域已經與X86、MIPS展開了激烈的競爭。如今RISC-V除了教育科研、各種文檔材料、人才培訓的繁榮之外,還已經有了非常好的商用場景和非常高的出貨量,這也是整個生態上下游都可以去開始發力的階段了,都可以放心地去投入RISC-V領域了?!?/p>

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        中國科學院軟件研究所總工程師武延軍研究員(圖源:RISC-V中國峰會2022)

        孟建熠博士表示,RISC-V與過去的其他架構最大的區別在于它是開源的,全球這些需要對計算機體系結構進行改進升級的都在推動它的整個架構完善,這與原有的一家公司維護一個架構是完全不同的模式,因此帶來了很多新機會,那些要在體系結構上有創新、有突破的公司已經可以持續地進來了。

        中國發展RISC-V的優勢和難點

        有數據顯示,在全球已有的100億顆RISC-V內核出貨量中,來自中國公司的已經占到50%的比例。RISC-V是歷史上第一次以開源開放模式、由全世界參與構建的計算生態體系,也是中國第一個從發展初期就可以深度參與、發揮核心貢獻的全球范圍的新指令集架構、新的生態,因此是一個難得的歷史機遇。

        武延軍指出,中國發展RISC-V的優勢很明顯,從宏觀角度來看,中國有著一個巨量的市場,有大規模的計算機工程師團隊和專業人才,同時有足夠豐富的應用場景能夠充分發揮RISC-V的多樣性,這是中國相對于世界上其他國家的三方面優勢。此外,中國還有一個獨特的優勢,就是沒有國外一些老牌廠商和機構的歷史包袱,沒有它們已經存在的商業利益或者技能上的慣性,使我們有機會從一個全新的視角、一個全新的架構下面去進行開創性的工作。相應的劣勢就是在很多技術領域沒有國外巨頭在歷史上積累的豐富經驗,同時在高端核心人才儲備上也沒有國外處理器、基礎軟件巨頭那么多,并且在專利等知識產權方面也存在一定差距。

        孟建熠認為,RISC-V在中國是完全與國外同步的一個架構,中國的參與度相比原來的架構高很多;中國又是一個新興的市場,國內芯片市場涌現大量的初創公司中已經有很多采用了RISC-V架構,他們走這個路線會比國外更快,因此目前RISC-V在中國的落地至少與國外可以同步,中國的企業可以說是與國際上“并跑”。

        對于RISC-V在中國發展過程中面臨的難點,武延軍認為,除了制造、制程方面的因素,處理器IP核和核心基礎軟件是RISC-V生態里面最難突破的兩個技術點,中國在這兩方面與國際上依然存在差距;孟建熠指出,RISC-V需要把架構做得穩定、可靠,這樣上層的軟件適配就會變得更加容易,軟件越來越豐富之后要做的事情就是往各個縱深的方向去發展。

        RISC-V向高性能發展是趨勢   

        在此前結束的2022 RISC-V中國峰會上,阿里平頭哥發布首個高性能RISC-V芯片平臺“無劍600”及SoC原型“曳影1520”,首次兼容龍蜥Linux操作系統并成功運行LibreOffice,刷新全球RISC-V一系列紀錄?;跓o劍600軟硬件全棧平臺,開發者和廠商可快速開發RISC-V芯片,推動邁向2GHz高性能RISC-V邊、云應用新時代。

        RISC-V不僅可以針對物聯網市場開發出大量低功耗、高能效、低成本的處理器產品,本屆峰會可以看出一些國內企業也開始瞄準高性能RISC-V?!皩⒗^續向高性能演進,高主頻、高性能是必然發展趨勢,2022年,RISC-V生態將性能從1GHz推向2GHz?!泵辖谥赋?。

        無論是從產業的需求,還是RISC-V自身發展的路徑上看,向“高性能”發展都會是RISC-V未來的趨勢,在這樣的趨勢下,對于處理器的設計和軟件生態都是帶來了很大的挑戰。

        在處理器設計上,孟建熠認為處理器的性能和穩定性提高是需要重點解決的問題。需要加大研發投入,實現處理器的性能突破; RISC-V處理器也保證穩定性,這樣在復雜的應用場景中,軟件才能遷移上來。

        針對依然存在很多核心基礎軟件無法在RISC-V平臺上流暢運行的問題,武延軍表示:“中科院軟件所有責任去把更多支撐高性能的、引領未來生態發展的基礎軟件,率先移植到RISC-V架構上去,為商業發展鋪平道路,讓后續有大量的商業公司可以快速參與進來,短期內實現使用商用場景的部署。這是我們前期一直在努力的工作?!?/p>

        未來ARM和RISC-V會長期共存

        ARM和RISC-V雖然兩者都是RISC的架構,但ARM的指令集是私有的、商業授權的,而RISC-V指令集是在RISC-V國際基金會的掌管之下開源開放的模式。

        談及ARM和RISC-V,也多被認為是競爭關系。長期以來,ARM處理器內核購買模式形成了習慣,RISC-V生態還需加快建設完善,兩者將來會形成怎樣的局面呢?武延軍表示,目前還沒有一個明確的答案,可能會是一種融合共生的狀態。也就是在一定程度會長期存在,本身的技術又會相互不斷融合、互相借鑒。因為RISC-V本身的開放性,ARM會吸收RISC-V的一些比較好的特性;而RISC-V在成長過程中,也吸取了很多ARM的經驗教訓,所以在技術上,會呈現融合的趨勢。商業上, ARM可能會在競爭過程中逐漸找到自己的定位,如更好的服務能力,一些商業授權上的優化,逐漸形成它的獨有業務模式而長期存在。

        武延軍指出,RISC-V的優勢細分領域是教育科研領域。因為RISC-V給老師、學生、科研工作者帶來的自由度、定制性是其他指令集架構無法相比的,這是教育科研工作者普遍追求的目標。

        孟建熠也表示,ARM和RISC-V不是非此即彼的,它們應該長期共存、各自在各自領域發揮優勢。而且確實在相互借鑒,ARM也在往開放的方向在走。因此RISC-V與x86/Arm會相互共存,未來可能形成“三分天下”的局面。

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