RISC-V冲击高性能的“拦路虎”

向高性能发展是RISC-V发展的必然趋势。

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在2022 RISC-V中国峰会上,RISC-V中国峰会主席、平头哥半导体副总裁孟建熠对RISC-V回顾了过去一年里RISC-V在生态建设上取得的进展。

国际基金会已经布局70多个技术小组开展技术标准定制;超过160个面向各领域处理器核,各行业渗透率越来越深;SPECint性能首次超过10分,进入高性能计算行列;会员超过3100家,比2021年增加130%。

随着RISC-V技术和生态的逐渐完善,过去一年里RISC-V在应用方面也取得一些标志性成果。

RISC-V处理器在IoT的应用规模超过100亿颗,其中中国公司出货量占50%;Clockwork发布首台基于RISC-V的便携式计算机;

平头哥发布首个高性能RISC-V芯片平台无剑600,支持4核高性能RISC-V处理器,主频最高可达到2.5GHz,同时推出SoC原型曳影1520。同时期跃昉科技和赛昉科技,也推出了主频超过1.5GHz的高端应用芯片 ,填补了RISC-V高性能领域的空白。

业界正在用行动证明,高性能不再是RISC-V的禁忌之地,向高性能发展是RISC-V发展的必然趋势,但要想在高性能领域进一步同x86、Arm正面PK,依然有两大难题在等待着RISC-V。

处理器性能需加强,软件适配待提高

向高性能发展的RISC-V,会面临来自处理器和软件多方面的挑战,一方面RISC-V处理器本身需要在性能方面取得突破的同时保持稳定性,另一方面基础软件适配也有一些难题未解。

“只有处理器性能得到提升,才能适配各种各样的软件。”孟建熠说道:“另外处理器的稳定性也非常重要,稳定性是复杂应用场景中软件移植的基础。”

在软件方面,中国科学院软件研究所总工程师武延军直言,虽然中科院软件所在国际上游开源社区、国内开源欧拉社区、平头哥等做了大量RISC-V基础软件适配工作,但依然有很多核心基础软件无法在RISC-V平台上流畅运行。

“这里可能会有很多指令集规范不够成熟的问题,这是因为很多基础软件包之前都是在X86和Arm上运行,从维护者、社区的角度,还没有将RISC-V当做是Tire-1或First-Class-Citizen去对待。这里面有理念问题、投入问题,也有商业利益回报的问题。”武延军解释道。

正因如此,中科院软件所作为国立科院机构,一直致力于将支撑高性能的、引领未来生态发展的基础软件率先移植到RISC-V架构上,为商业发展铺平道路,但依然遇到一些困难。

例如,将基础软件移植到RISC-V验证平台之后,在模拟器环境下进行调试效率非常低。“平头哥发布了高性能RISC-V全栈芯片平台,以后会为基础软件的高性能迁移提供一个非常好的加速。”武延军感叹道。

另外,开发者关心的外设IP授权问题依然在短期内难以突破,也是高性能RISC-V发展道路上的一大拦路虎。

不过武延军表示,RISC-V基金会理事会正在尝试探索开源软件曾经走过的路。开源软件在初期发展阶段也遇到过专利诉讼,当时为了解决这一问题,IBM、英特尔、Linux基金会以及自由软件基金会发起了名为“Open Invention Network(OIN)”的组织,组建专利池,凡是加入OIN组织的机构都需要签署相应协议放弃对相关专利的主张,共同抵御外部的专利诉讼。

“如果未来RISC-V也能形成这样的模式,对于外设IP专利上的障碍可能会逐扫清。但毕竟基础软件和半导体两个行业不同,半导体行业的专利布局和获利的历史更久一些,形成的障碍、壁垒会更多一些,可能比软件的难度要大很多。”武延军对雷峰网(公众号:雷峰网)说道。

孟建熠也表示,平头哥在研发无剑600时,会根据实际需求选择国内IP,共同推动RISC-V生态建设。

更高性能的RISC-V硬件才能支持更多软件的适配,更多软件的适配可以让RISC-V向更高性能领域发展。

高性能RISC-V“孕育”多核异构

由于现如今大部分应用场景都需要做并行计算,因此无论是在x86还是在Arm的世界里,都采用堆核的方式提升性能,某些AI应用处理器核心甚至达到上千个。平头哥无剑600支持4个RISC-V处理器核心,RISC-V也会通过堆核的方式来提高处理器性能吗?

“多核架构有一定优势,但也不能一概而论,在某些场景和应用中,也需要性能更高的单核处理器。”孟建熠说道。

武延军对这一观点表示赞同,并表示有了RISC-V之后,在核心层面有更多的异构选择。

“之前我们讲异构多核计算,实际上还是要依赖处理器厂商或者说指令集厂商的规范,像ARM的大核小核,像X86的一些扩展指令集等。RISC-V生态如果到达一定程度,我们可能对于一个计算平台的描述,不再是像现在一样笼统说有几个核、主频多少赫兹、算力多少TOPS、功耗多大。可能会说有多少种同类型的核,每个核都有什么定制能力。这些不同类型的核集成到一个平台上,封装在一台机器里,处理能力多种多样,能够满足不同场景的需求。”武延军说道。

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