十年成長(zhǎng)，RISC-V CPU的數(shù)量增加不少

最近由 RISC-V International 組織的 RISC -V 峰會(huì)上，其總裁 Calista Redmond 傳達(dá)了一個(gè)更為直率的信息：RISC-V 是不可避免的。她說(shuō)，事實(shí)上，RISC-V 最終將擁有最好的 CPU、運(yùn)行在其上的最好的軟件以及所有微處理器核心系列中最好的生態(tài)系統(tǒng)。

SiFive首席執(zhí)行官帕特里克·利特爾 (Patrick Little) 介紹了公司一年來(lái)的最新進(jìn)展。一個(gè)值得注意的里程碑是與 MicroChip 的合作贏得了噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室 (JPL)/NASA 設(shè)計(jì)下一代太空計(jì)算機(jī) HPSC。

HPSC 項(xiàng)目的目標(biāo)是定義一臺(tái)性能比以前的太空計(jì)算機(jī)高 100 倍的計(jì)算機(jī)。HPSC 需要基于 NASA 未來(lái) 10-20 年可以依賴(lài)的長(zhǎng)壽命 ISA，而 RISC-V 被認(rèn)為是這樣的指令集。以前的太空計(jì)算機(jī)使用的是 PowerPC ISA。

Andes是最早擁抱 RISC-V 的 CPU IP 供應(yīng)商之一。該公司一直在穩(wěn)步構(gòu)建一系列低端 CPU 內(nèi)核，現(xiàn)在正在添加矢量擴(kuò)展。Andes 宣布了一款名為 AX65 的新型高端 CPU 內(nèi)核，具有 13 級(jí)流水線(xiàn)和亂序執(zhí)行。

RISC-V如今已躍入高性能計(jì)算元年。在 RISC-V高性能計(jì)算領(lǐng)域，已有多家創(chuàng)新企業(yè)計(jì)劃在2023年發(fā)布類(lèi)似64核高性能的服務(wù)器級(jí)處理器，這將成為RISC-V下一個(gè)令人激動(dòng)的里程碑。

不過(guò)，RISC-V在高性能計(jì)算的應(yīng)用還面臨一些亟待解決的問(wèn)題。在澎峰科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席運(yùn)營(yíng)官王軍輝看來(lái)，RISC-V體系需要構(gòu)建一套數(shù)學(xué)計(jì)算庫(kù)，以支持 RISC-V在高性能計(jì)算的應(yīng)用，保證計(jì)算精度、計(jì)算效率與源代碼級(jí)安全可控。

放眼RISC-V，由于誕生時(shí)間較短，RISC-V在中國(guó)本土市場(chǎng)，相關(guān)編譯器、開(kāi)發(fā)工具和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境及其他生態(tài)要素還在積極建設(shè)當(dāng)中。此外，RISC-V早期的發(fā)展大多在國(guó)外，因此國(guó)際協(xié)作至為關(guān)鍵。要讓RISC-V持續(xù)良性向前發(fā)展，顯然還需要更多生態(tài)伙伴的參與和配合，如何構(gòu)建一個(gè)可持續(xù)的生態(tài)是擺在RISC-V面前的一道核心考題。

從架構(gòu)復(fù)雜程度看，RISC-V本身非常簡(jiǎn)單，基礎(chǔ)指令集則只有40多條，加上其他的模塊化擴(kuò)展指令總共幾十條指令，其規(guī)范文檔僅有145頁(yè)，而“特權(quán)架構(gòu)文檔”的篇幅也僅為91頁(yè)。ARM由于是一種封閉的指令集架構(gòu)，所有廠(chǎng)商在采用ARM IP核心后，不能基于原有設(shè)計(jì)自行更改芯片，企業(yè)只能調(diào)整自身需求來(lái)迎合ARM核心。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，ARM指令集變得極其復(fù)雜和繁瑣，相應(yīng)的架構(gòu)文檔有上千頁(yè)。這也變相導(dǎo)致了ARM處理器的研發(fā)門(mén)檻要遠(yuǎn)高于RISC-V。

目前，國(guó)際方面已經(jīng)有廠(chǎng)商計(jì)劃將RISC-V引入HPC領(lǐng)域。Ventana Micro Systems公司宣布推出其Veyron V1芯片，稱(chēng)該芯片可提供與基于x86和Arm架構(gòu)的芯片相當(dāng)?shù)男阅堋?

該芯片最多有16個(gè)內(nèi)核，可以與集群中最多12個(gè)其他芯片配對(duì)，總共有192個(gè)內(nèi)核。每個(gè)內(nèi)核的運(yùn)行頻率高達(dá)3.6GHz，芯片將采用臺(tái)積電的5nm工藝制造。該芯片具有48MB的共享L3緩存，并支持CXL2.0互連。

對(duì)于RISC-V向高性能領(lǐng)域發(fā)展在軟件上的挑戰(zhàn)，中國(guó)科學(xué)院軟件研究所總工程師武延軍指出，目前有很多核心的基礎(chǔ)軟件沒(méi)有很好的跑在RISC-V平臺(tái)上。這里可能會(huì)有指令集規(guī)范還不成熟的問(wèn)題，但更多的是這些基礎(chǔ)軟件包之前都是在X86和Arm上面去跑，從維護(hù)者、社區(qū)的角度，還沒(méi)有把RISC-V當(dāng)成Tier-1或者First-Class-Citizen度去對(duì)待。這里面有理念問(wèn)題，有投入問(wèn)題，也有商業(yè)利益回報(bào)問(wèn)題。

進(jìn)入數(shù)據(jù)中心和汽車(chē)應(yīng)用將為提高RISC-V設(shè)計(jì)的可靠性帶來(lái)更大的壓力。意大利博洛尼亞大學(xué)和摩德納大學(xué)，以及蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種基于RISC-V的開(kāi)源SoC，能夠以超低功耗運(yùn)行Linux。來(lái)自西班牙巴塞羅那超算中心的研究人員最近也推出了一種矢量處理加速引擎，該引擎集成了RISC-V矢量擴(kuò)展。

我們可以看到，今年年初，X86市場(chǎng)的主導(dǎo)者——英特爾也加入了RISC-V基金會(huì)，并成為了Premier Members會(huì)員。Arm在移動(dòng)市場(chǎng)的最主要的合作伙伴——高通也很早加入了RISC-V陣營(yíng)，并成為了Premier Members會(huì)員。這些都凸顯了RISC-V驚人的魅力。