中國RISC-V軟硬生態(tài)已經(jīng)完善，終端應(yīng)用即將開枝散葉

在近日的平頭哥首屆玄鐵RISC-V生態(tài)大會上，我們感受到了一個(gè)強(qiáng)烈的訊號。“RISC-V”已不僅僅局限在是芯片設(shè)計(jì)的一個(gè)小圈子里的一團(tuán)小火苗，而是早已出圈，得到了諸多終端應(yīng)用廠商的追捧。

對于終端應(yīng)用廠商而言，可能并不會那么關(guān)注在指令集層面到底有多么精簡高效，而是更關(guān)注實(shí)際開發(fā)過程中的工具鏈?zhǔn)欠裢陚洹⒉僮飨到y(tǒng)適配是否到位、芯片優(yōu)化帶來系統(tǒng)整體PPA提升有多少，而這些放在一起，就構(gòu)成了一個(gè)完整的軟硬件生態(tài)。目前，平頭哥集合眾多不同類別的生態(tài)伙伴，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)從芯片平臺到操作系統(tǒng)再到應(yīng)用軟件的軟硬件全棧平臺。RISC-V的發(fā)展，相比Arm之前鋪陳節(jié)奏要快的多——不僅在AIoT、智能端側(cè)這些傳統(tǒng)的Arm強(qiáng)勢的領(lǐng)域開始開枝散葉，而且在Arm剛剛有所成績的服務(wù)器領(lǐng)域，RISC-V的芯片產(chǎn)品和生態(tài)也開始逐步完善。

RISC-V生態(tài)業(yè)已成型，比之前Arm的鋪陳節(jié)奏快得多

Arm架構(gòu)通過17年的發(fā)展，到2008年實(shí)現(xiàn)了100億顆的出貨；而RISC-V在2022年，也就是用了12年的時(shí)間，就達(dá)到了同樣的出貨量，并且在未來還會繼續(xù)加速。RISC-V基金會的首席執(zhí)行官Calista Redmond認(rèn)為，到2025年RISC-V架構(gòu)內(nèi)核出貨量會達(dá)到800億。在已經(jīng)出貨的100億顆RISC-V架構(gòu)芯片中， 有一半是來自中國。中國的RISC-V的生態(tài)正在茁壯成長，倪光南院士在開幕致辭中分享到，主要展現(xiàn)在軟件生態(tài)、應(yīng)用生態(tài)、及開發(fā)者生態(tài)三個(gè)方面。

在軟件生態(tài)方面，玄鐵RISC-V處理器已基本完成與主流操作系統(tǒng)的全適配，其中包括安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龍蜥、統(tǒng)信、openKylin、創(chuàng)維酷開系統(tǒng)、RTT等。在去年12月，谷歌官方宣布安卓支持RISC-V指令集架構(gòu)。在此次生態(tài)大會上，谷歌安卓項(xiàng)目工程總監(jiān)Lars Bergstorm也表示，希望 RISC-V成為安卓支持的一級架構(gòu)平臺 ，這將和安卓對 Arm的支持級別一致。

在應(yīng)用生態(tài)方面，RISC-V最早應(yīng)用于AIoT領(lǐng)域，但現(xiàn)在正走向更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。平頭哥去年推出的主頻高達(dá)2.5GHz玄鐵910處理器，也證明了RISC-V在高性能計(jì)算領(lǐng)域的實(shí)力。譬如更高算力需求的桌面應(yīng)用、邊緣計(jì)算、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等應(yīng)用方向上，都被認(rèn)為是RISC-V的巨大市場機(jī)遇。據(jù)倪光南院士分析，在中國，鑒于RISC-V具有模塊化、可擴(kuò)展、易定制的優(yōu)勢，以及不受壟斷制約、供應(yīng)鏈安全容易保障的優(yōu)勢，中國有關(guān)廠商正在全力推進(jìn)提供強(qiáng)大算力的RISC-V方案。

應(yīng)用和軟件生態(tài)其實(shí)是分不開的，若能在全場景中采用RISC-V架構(gòu)處理器，對于操作系統(tǒng)開發(fā)者而言也是益處頗豐。據(jù)龍蜥社區(qū)理事長、阿里云研究員馬濤分享，未來像“云-邊-端”各種各樣的場景都使用RISC-V的話，第一，可以讓操作系統(tǒng)更加簡化，用一套軟件解決各種各樣的問題；第二是中國操作系統(tǒng)研發(fā)人員可以更深入投入到一些非常核心的組件研發(fā)，這個(gè)對于很多開源社區(qū)都是非常利好的事情。

在開發(fā)者生態(tài)方面，平頭哥首次完整推出了玄鐵開發(fā)工具（基礎(chǔ)軟件三件套）——編譯器TAC、編譯環(huán)境CDK、部署工具集HHB。編譯器在過去一年性能提升了20%左右；集成開發(fā)環(huán)境中集成了全新的Language Server；AI部署工具中新增了混合量化功能，以及Transformer網(wǎng)絡(luò)支持。

據(jù)平頭哥半導(dǎo)體有限公司副總裁孟建熠表示，平頭哥對于RISC-V的生態(tài)搭建分為幾個(gè)層次。第一是高校層面，與高校一起合作課程，搭建線上平臺與更多人分享；第二是開發(fā)者層面，通過開發(fā)板的開放申請，讓更多人可以觸摸到整個(gè)RISC-V；商業(yè)生態(tài)層面，通過“玄鐵優(yōu)選計(jì)劃”，把RISC-V生態(tài)里結(jié)合比較好的云端一體產(chǎn)品一起推出去。

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RISC-V進(jìn)入服務(wù)器市場，從專用加速芯片方向切入

服務(wù)器市場的處理器幾乎一直是X86的天下，Arm的服務(wù)器芯片也是近年來才逐漸有所起色。尤其是頭部云廠商的自研Arm服務(wù)器芯片，已經(jīng)在功耗性能上遠(yuǎn)超了X86的處理器，并且已經(jīng)進(jìn)入了多次芯片產(chǎn)品迭代。十年前做Arm服務(wù)器芯片的公司幾乎都沒有活下來，但現(xiàn)在隨著AI/ML等計(jì)算需求的興起，服務(wù)器芯片市場需求也有了一些變化。而RISC-V開放、可拓展的特性，在對于一些異構(gòu)加速計(jì)算場景中，可以提供更高的能效。

值得關(guān)注的是，在此次玄鐵首屆生態(tài)大會上，算能推出了行業(yè)首款服務(wù)器級RISC-V CPU算豐SG2042。SG2042是基于高性能RISC-V內(nèi)核，采用9-12流水線設(shè)計(jì)，支持亂序執(zhí)行，主頻高達(dá)2GHz，每個(gè)Cluster最多4個(gè)內(nèi)核，單SoC芯片擁有64核，64MB共享三級緩存，可以滿足數(shù)據(jù)中心的各種需求。

據(jù)算能高級副總裁王雷介紹，2022年是AI發(fā)展非常重要的一年，應(yīng)用側(cè)確立了非常明確的應(yīng)用需求，對AI硬件的需求也提出了非常明確的要求。在加速器方面，算能一直在思考和他所RISC-V與AI的結(jié)合?！澳壳安徽撌茿I訓(xùn)練還是推理，更多是基于GPU的做法；而GPU本身是一種相對專用的加速器，雖然它一直在提高完備性，但是它作為加速器和主控CPU之間，事實(shí)上在協(xié)作過程中始終還是需要開發(fā)者、包括這個(gè)生態(tài)的很多人付出非常多的工作，去解決這樣一個(gè)協(xié)同的問題?！?

GPU是最先跑出來的AI加速生態(tài)，因此大家的容忍度較高。但隨著模型規(guī)模的增加，CPU和加速引擎之間能夠使下 更深度耦合的架構(gòu)，才是更符合未來大規(guī)模部署的結(jié)構(gòu)。RISC-V有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，可以使算能很好地解決CPU跟加速引擎之間的延遲問題、帶寬問題，可以形成更完整、更一致的解決方案和結(jié)構(gòu)。

而且在今天，RISC-V做服務(wù)器芯片的環(huán)境要比十年前Arm進(jìn)入服務(wù)器市場的環(huán)境要好得多。一是市場需求的變化打開，二是RISC-V服務(wù)器生態(tài)的建設(shè)速度也非?？?。通過平頭哥、PLCT等合作伙伴支持，算能SG2042目前已經(jīng)適配了多款操作系統(tǒng)，常用辦公軟件也能成功運(yùn)行。王雷表示，平頭哥一直在推動生態(tài)的發(fā)展和軟件的適配，做了大量工作，因此算能的SG2042芯片回來之后第一時(shí)間就體驗(yàn)到了生態(tài)逐漸完善的結(jié)果。在服務(wù)器領(lǐng)域里面所需要跑的絕大部分應(yīng)用都有了很好的基礎(chǔ)，而且也有非常廣泛的開發(fā)者認(rèn)可這樣的方向。

RISC-V的未來：開源不可逆，但會走向收斂

“當(dāng)一個(gè)開放的、底層的技術(shù)架構(gòu)取得了共識，我認(rèn)為它是不可逆的?！蓖趵淄ㄟ^職業(yè)早期生涯做Linux的經(jīng)歷，判斷RISC-V的理念在不遠(yuǎn)的將來會取得足夠的共識，形成不可逆的趨勢。

指令集的開源開放，會涌現(xiàn)出更多的創(chuàng)新，提供更多的靈活性。但RISC-V要長期穩(wěn)定地發(fā)展下去，一定要避免碎片化的問題，要實(shí)現(xiàn)RISC-V的繁榮，必然也需要走向收斂?！癛ISC-V的碎片化是過程和現(xiàn)象，本質(zhì)一定是統(tǒng)一的?！泵辖诜窒淼?，RISC-V標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展已經(jīng)非常快，這也是各生態(tài)參與方共同努力的方向。

而RISC-V的收斂，目前來看，并不會是某一家獨(dú)大的結(jié)果，而是立足應(yīng)用發(fā)展的需求而來，需要基金會內(nèi)的伙伴們一起認(rèn)可和推進(jìn)。例如服務(wù)器中的加速器應(yīng)用，要找到RISC-V的架構(gòu)開放特色與具體應(yīng)用場景的切入點(diǎn)，然后才能持續(xù)不斷地做下去。孟建熠表示，今天做一個(gè)架構(gòu)是有很多約束的，不會隨便因?yàn)槟硞€(gè)技術(shù)好就做碎片化，這是做不到的。真正是創(chuàng)新的東西，真正是產(chǎn)業(yè)認(rèn)可的東西，才能夠推進(jìn)去。

結(jié)語

回顧2016年首屆RISC-V中國峰會，那時(shí)候大家覺得RISC-V是一個(gè)很“時(shí)髦”的技術(shù)，參與者占比中學(xué)生、老師居多，企業(yè)少一些。而在今年的玄鐵RISC-V生態(tài)大會上，參與的更多是企業(yè)，而且很多都是已經(jīng)量產(chǎn)RISC-V芯片的公司。孟建熠表示，在未來五年左右的時(shí)間里面，RISC-V的賽道從模糊變得清晰，從AIoT、到高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)中心、通信和汽車等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域上，基本都能看到RISC-V的落地。