十年成長，RISC-V CPU的數(shù)量增加不少

最近由 RISC-V International 組織的 RISC -V 峰會上，其總裁 Calista Redmond 傳達(dá)了一個更為直率的信息：RISC-V 是不可避免的。她說，事實上，RISC-V 最終將擁有最好的 CPU、運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) 介紹了公司一年來的最新進(jìn)展。一個值得注意的里程碑是與 MicroChip 的合作贏得了噴氣推進(jìn)實驗室 (JPL)/NASA 設(shè)計下一代太空計算機(jī) HPSC。

HPSC 項目的目標(biāo)是定義一臺性能比以前的太空計算機(jī)高 100 倍的計算機(jī)。HPSC 需要基于 NASA 未來 10-20 年可以依賴的長壽命 ISA，而 RISC-V 被認(rèn)為是這樣的指令集。以前的太空計算機(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 級流水線和亂序執(zhí)行。

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

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

放眼RISC-V，由于誕生時間較短，RISC-V在中國本土市場，相關(guān)編譯器、開發(fā)工具和軟件開發(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)展大多在國外，因此國際協(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，而“特權(quán)架構(gòu)文檔”的篇幅也僅為91頁。ARM由于是一種封閉的指令集架構(gòu)，所有廠商在采用ARM IP核心后，不能基于原有設(shè)計自行更改芯片，企業(yè)只能調(diào)整自身需求來迎合ARM核心。經(jīng)過多年的發(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。這也變相導(dǎo)致了ARM處理器的研發(fā)門檻要遠(yuǎn)高于RISC-V。

目前，國際方面已經(jīng)有廠商計劃將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個內(nèi)核，可以與集群中最多12個其他芯片配對，總共有192個內(nèi)核。每個內(nèi)核的運行頻率高達(dá)3.6GHz，芯片將采用臺積電的5nm工藝制造。該芯片具有48MB的共享L3緩存，并支持CXL2.0互連。

對于RISC-V向高性能領(lǐng)域發(fā)展在軟件上的挑戰(zhàn)，中國科學(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)軟件沒有很好的跑在RISC-V平臺上。這里可能會有指令集規(guī)范還不成熟的問題，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，還沒有把RISC-V當(dāng)成Tier-1或者First-Class-Citizen度去對待。這里面有理念問題，有投入問題，也有商業(yè)利益回報問題。

進(jìn)入數(shù)據(jù)中心和汽車應(yīng)用將為提高RISC-V設(shè)計的可靠性帶來更大的壓力。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)院的研究人員開發(fā)了一種基于RISC-V的開源SoC，能夠以超低功耗運行Linux。來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市場的主導(dǎo)者——英特爾也加入了RISC-V基金會，并成為了Premier Members會員。Arm在移動市場的最主要的合作伙伴——高通也很早加入了RISC-V陣營，并成為了Premier Members會員。這些都凸顯了RISC-V驚人的魅力。