RISC-V發(fā)展的三大趨勢

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）近幾天，第二屆RISC-V中國峰會如期舉辦，兩大線上分會場同時進(jìn)行。在8月24日的會議上，2022 RISC-V中國峰會主席、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、芯來科技CEO彭劍英等人發(fā)表了主題演講。

通過他們的演講，RISC-V發(fā)展的三大趨勢顯露無疑。在核心層面，RISC-V將向高性能計算領(lǐng)域進(jìn)軍；在生態(tài)方面，進(jìn)一步完善“工具鏈”是產(chǎn)業(yè)界的主要任務(wù)；在應(yīng)用層面，基于RISC-V打造的芯片將會根據(jù)具體的場景，針對性優(yōu)化芯片性能，提升RISC-V芯片和場景的融合。

RISC-V發(fā)力高性能領(lǐng)域

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況來看，物聯(lián)網(wǎng)IoT相關(guān)應(yīng)用是RISC-V落地的起點，MCU無論是從內(nèi)核，還是從產(chǎn)品來看，都是目前國內(nèi)RISC-V發(fā)展最成熟的環(huán)節(jié)。不過，RISC-V顯然并不滿足現(xiàn)狀，進(jìn)入高端嵌入式以及邊緣智能等領(lǐng)域是大勢所趨，部分RISC-V核心已經(jīng)將數(shù)據(jù)中心應(yīng)用列為目標(biāo)應(yīng)用。

為了沖擊高性能計算市場，RISC-V國際基金會成立了高性能計算特別小組，推動RISC-V在高性能計算、超算、邊緣計算以及AI、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等方面的應(yīng)用。

孟建熠表示，過去一年，在全球RISC-V生態(tài)伙伴的共同努力下，RISC-V有了很大的進(jìn)展，SPECint性能首次超過10分，進(jìn)入高性能計算的行列。未來，平頭哥將在通用計算和DSA兩個方向上持續(xù)演進(jìn)，推動RISC-V架構(gòu)在性能上達(dá)到其他架構(gòu)的水平。

在第二屆RISC-V中國峰會上，平頭哥發(fā)布首個高性能RISC-V芯片平臺“無劍600”及SoC原型“曳影1520”。

據(jù)介紹，無劍600平臺是全球RISC-V性能最高的可量產(chǎn)SoC芯片設(shè)計平臺：它支持4核高性能RISC-V處理器，最高主頻可達(dá)2.5GHz，實現(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)。

將無劍600平臺和ARM架構(gòu)產(chǎn)品橫向?qū)Ρ?，能夠看到，如果后續(xù)芯片設(shè)計能夠發(fā)揮出無劍600的100%性能，那么具體芯片的一些性能將比目前全球領(lǐng)先水平的ARM架構(gòu)MPU更出色。同時，曳影1520證明了RISC-V可以作為一個可量產(chǎn)、穩(wěn)定可靠的高性能芯片的新選擇。

而在第二屆RISC-V中國峰會上，芯來科技也展示了自己的下一步產(chǎn)品計劃。彭劍英透露，芯來科技已經(jīng)在900系列內(nèi)核上進(jìn)一步規(guī)劃了1000系列和2000系列，將會滿足數(shù)據(jù)中心在異構(gòu)計算方面的最高運(yùn)算性能要求。

彭劍英認(rèn)為，未來高性能數(shù)據(jù)中心是應(yīng)用定義芯片的代表領(lǐng)域，東數(shù)西算、云游戲、互聯(lián)網(wǎng)、信創(chuàng)和金融等行業(yè)應(yīng)用大大增加了高性能CPU的需求量，RISC-V有著巨大的市場機(jī)遇。

RISC-V進(jìn)一步完善工具鏈

一直以來，在談?wù)揜ISC-V的優(yōu)劣勢時，人們總是喜歡講到RISC-V在生態(tài)方面的不足，更進(jìn)一步是談到工具鏈的不完善。不過，通過第二屆RISC-V中國峰會能夠看到，過去一年RISC-V在工具鏈和生態(tài)建設(shè)方面，有了長足的進(jìn)步。

在這方面，最顯著的變化要數(shù)包云崗老師談到的香山處理器相關(guān)的進(jìn)展。根據(jù)他的描述，過去的一年，香山處理器不僅是性能進(jìn)一步提升，在工具鏈方面也產(chǎn)生了很多積極的改變。

我們都知道香山是一款開源的高性能 RISC-V 處理器，基于Chisel硬件設(shè)計語言實現(xiàn)，然而客戶在調(diào)試的過程中，往往會采用Verilog語言，那么Verilog如果返回Chisel便成為一個關(guān)注點。為此，香山項目團(tuán)隊研發(fā)了ChiselDB，能夠高效自動地傳遞結(jié)構(gòu)化信息。

為了提升香山處理器性能分析的效率，香山項目團(tuán)隊研發(fā)了TopDown性能分析工具，支持從“性能建模-數(shù)據(jù)處理-結(jié)果分析-優(yōu)化建?！钡耐暾ぷ髁鞒蹋槍ISC-V指令集完成了針對性優(yōu)化適配。

此外，香山項目團(tuán)隊還在分支預(yù)測器、緩存敏捷驗證以及指令集在線差分驗證等方面進(jìn)行了工具完善，提高開發(fā)者對香山處理器的利用效率。

根據(jù)彭劍英的介紹，芯來科技也在完善配套國產(chǎn)“芯”工具，Nuclei Studio 2022.04版本的發(fā)布增加了全新的Nuclei PacKage（NPK）包管理框架，提供NPK包的離線導(dǎo)入和在線包管理功能，支持B/P/V擴(kuò)展。芯來科技將持續(xù)推動應(yīng)用庫及方案在芯來RISC-V CPU IP特別是高性能產(chǎn)品線上的布局。

平頭哥同樣在積極地完善自己的工具鏈，孟建熠提到的該公司和Lauterbach的合作，在調(diào)試、跟蹤、實現(xiàn)和計劃方面增強(qiáng)了工具鏈能力。比如在調(diào)試環(huán)節(jié)，勞特巴赫深度支持平頭哥玄鐵系列處理器調(diào)試，提供了跨芯片架構(gòu)經(jīng)驗的調(diào)試方案，共同優(yōu)化共同客戶項目開發(fā)的迭代速度和魯棒性。此外，平頭哥也在積極推動RISC-V挑戰(zhàn)Android乃至Linux的豐富的軟件棧。

在最新發(fā)布的無劍600平臺上，平頭哥與龍蜥社區(qū)、中科院軟件所PLCT實驗室進(jìn)行了軟硬件全棧的聯(lián)合優(yōu)化，完成了RISC-V與龍蜥Linux操作系統(tǒng)的3000多個基礎(chǔ)包適配，并在曳影1520上首次運(yùn)行FireFox瀏覽器、LibreOffice等大型桌面級軟件，以及Hexo和Open Rocket等基于NodeJS和JAVA的應(yīng)用。

RISC-V更好地賦能場景

此前，躍昉科技VP袁博滸曾發(fā)表言論稱，目前的RISC-V芯片產(chǎn)品市場里，95%以上芯片集中在MCU級別，200MHz算力以下的MCU級別的產(chǎn)品大約500款，中端200MHz到1.5GHz的范圍內(nèi)不足10款。

很多人對此的看法是RISC-V會在中低端MCU領(lǐng)域同質(zhì)化競爭，當(dāng)然基于國產(chǎn)MCU當(dāng)前的現(xiàn)狀，中低端競爭激烈的情況當(dāng)然是存在的，但同質(zhì)化其實是可以避免的。

在第二屆RISC-V中國峰會上，沁恒微電子技術(shù)總監(jiān)楊勇便分享了該公司的具體方法。他詳細(xì)地介紹了沁恒微電子全棧MCU的策略，并表示這樣的技術(shù)成果給客戶帶來的價值是，既有“面子”也有“里子”。

通過他的描述，具體的“面子”為免去了外接以太網(wǎng)、高速USB等收發(fā)器PHY芯片；減少了PCB布局走線面積，且減少了EMI干擾；免去了因為原廠外購第三方IP的授權(quán)費(fèi)和提成費(fèi)成本轉(zhuǎn)嫁；免去了因為原廠外購不同家IP整合導(dǎo)致的額外冗余成本轉(zhuǎn)嫁。

而“里子”則是得到了較高的480Mbps高速USB傳輸速度；得到了較遠(yuǎn)的USB傳輸距離；得到了較低的運(yùn)行功耗。

楊勇提到，沁恒微電子針對藍(lán)牙應(yīng)用做了專門的優(yōu)化，成為首家支持RISC-V WFE指令的公司，相關(guān)的SoC產(chǎn)品為智能門鎖領(lǐng)域帶來了超低功耗和快速的喚醒速度。針對藍(lán)牙MESH組網(wǎng)應(yīng)用，該公司還提供了完備的組網(wǎng)例程和自研協(xié)議棧，幫助客戶快速完成應(yīng)用設(shè)計。

還有在電機(jī)應(yīng)用方面，沁恒微電子自研支持硬件壓棧和免表中斷的快速中斷技術(shù)，為電機(jī)應(yīng)用帶來高效的MCU處理器速度，加快客戶電機(jī)產(chǎn)品的導(dǎo)入速度。

寫在最后

隨著核心、工具鏈和芯片產(chǎn)品的不斷豐富和完善，RISC-V的生態(tài)越來越被開發(fā)者認(rèn)可。后續(xù)，走向高性能計算領(lǐng)域的RISC-V核心拓寬了RISC-V的廣度，不斷完善的工具鏈和應(yīng)用方案則進(jìn)一步挖掘了RISC-V在各領(lǐng)域的深度和價值。三大趨勢之下，RISC-V未來可期。