2024年，RISC-V能在HPC上實(shí)現(xiàn)突破嗎？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）自x86統(tǒng)治HPC多年以來(lái)，大家都在期待著能有新的架構(gòu)能夠打破這一現(xiàn)狀。而2020年的富岳超算做到了這一點(diǎn)，將Arm架構(gòu)以第一的姿態(tài)呈現(xiàn)在了大家的面前?？呻S著RISC-V慢慢獲得更多的關(guān)注，不少人在猜測(cè)這個(gè)全新的開(kāi)放式架構(gòu)何時(shí)能在HPC領(lǐng)域有所突破。

首個(gè)基于RISC-V的HPC集群

意大利E4ComputerEngineering公司可能大多數(shù)人都沒(méi)有聽(tīng)過(guò)，但他們與EVIDEN合作打造的LEONARDO系統(tǒng)，卻是目前世界上排名第6的超算電腦。

他們認(rèn)為RISC-V是近十年來(lái)相對(duì)較新的架構(gòu)，但隨著越來(lái)越多的廠商推出帶有矢量拓展的核心，并基于此打造出了量產(chǎn)落地的處理器，他們也開(kāi)始探索RISC-V在HPC上的可行性。

于是，他們基于SiFive的HiFiveUnmatched開(kāi)發(fā)板，打造成了首個(gè)基于RISC-V的HPC集群，MonteCimone。HiFiveUnmatched搭載的是SiFive的FreedomU740SoC，集成了4個(gè)U74CPU核心，而每個(gè)MonteCimone刀片服務(wù)器都搭載了兩塊HiFiveUnmatched開(kāi)發(fā)板。

他們從2021年就開(kāi)始這一項(xiàng)目，將其作為RISC-V在HPC應(yīng)用上的試驗(yàn)床。而如今他們?cè)贛onteCimone第二版上，選擇了基于算能的SG2042硬件，開(kāi)展新一輪的測(cè)試與驗(yàn)證。

SG2042，RISC-V在HPC領(lǐng)域的新秀

盡管Esperanto推出了搭載了千核的RISC-V芯片，但其主要定位是AI加速器，且目前并沒(méi)有太多公開(kāi)的硬件落地。反倒是算能推出的SG2042，作為已經(jīng)實(shí)際商用落地的首個(gè)高核心數(shù)RISC-VSoC，在Milk-V等公司的推動(dòng)下，已經(jīng)有不少主機(jī)搭載了這一高性能處理器，上文提到的MonteCimonev2就是典例。

發(fā)布于2022年末的SG2042，集成了64個(gè)平頭哥的C920RISC-VCPU核心，CPU主頻達(dá)到2.0GHz。其支持0.71版本的矢量拓展，L1、L2與LLC緩存分別為4MB、16MB、64MB，最高可擴(kuò)展256GB的DDR4內(nèi)存。超強(qiáng)的性能，以及120W的TDP，使其成了業(yè)內(nèi)首個(gè)服務(wù)器級(jí)別的RISC-VCPU處理器。

Milk-V基于這一SoC，推出了評(píng)估板、主機(jī)、2U服務(wù)器以及16U集群等各種硬件，算能也將50份主機(jī)捐獻(xiàn)給了RISC-V基金會(huì)。不過(guò)算能并不打算止步于此，今年Q1，他們計(jì)劃發(fā)布最新的SG2044SoC。

SG2044將支持Vector1.0擴(kuò)展和平頭哥的Matrix擴(kuò)展，并將64核CPU主頻提升至2.5GHz，并通過(guò)LPDDR5x和PCIe5.0，把帶寬進(jìn)一步擴(kuò)大到300GB/s。甚至SG2044計(jì)劃將支持70億參數(shù)的Llama7B，并做到40Token/s的生成速度。

寫(xiě)在最后

盡管RISC-V在HPC領(lǐng)域的創(chuàng)新突破令人期待后續(xù)的發(fā)力，但在實(shí)際的商用項(xiàng)目中，我們還是要對(duì)這未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)的轉(zhuǎn)變提出疑問(wèn)，比如考慮在HPC負(fù)載中，RISC-V相比別的架構(gòu)能提供哪些優(yōu)勢(shì)？基于RISC-V的AI加速器又能不能在未來(lái)超算系統(tǒng)的構(gòu)建中，成為用上最先進(jìn)技術(shù)的架構(gòu)？

這些都是HPC相關(guān)研究人員必須去考慮的問(wèn)題，在各個(gè)廠商的不懈努力下，在RISC-V硬件上運(yùn)行一個(gè)HPC節(jié)點(diǎn)已經(jīng)相當(dāng)容易了，但HPC是一個(gè)尤其講究?jī)?yōu)化的任務(wù)，無(wú)論是架構(gòu)、軟件還是指令集上的優(yōu)化，都能顯著改善其運(yùn)行效率，而其他架構(gòu)已經(jīng)有了多年的歷史經(jīng)驗(yàn)，RISC-V在這方面還需要迎頭趕上。