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作者 | 包永剛
編輯 | 王川
建安十二年，劉備只擁兵士數(shù)千，孤城一座。一紀(jì)過后，劉于西川進(jìn)位漢中王，麾下盡聚荊、益豪杰?？酌骺谥械娜龂α⒅畡?，正式確立。從新野走到西川，劉備花了整整十二年。
從指令集到芯片，從無人問津到在IoT市場攻城略地，再到如今成功躍級(jí)高性能計(jì)算領(lǐng)域，RISC-V也整整走了十二年。
PC和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)格局未定的年代，計(jì)算架構(gòu)領(lǐng)域也曾刀光劍影，最終只留下了x86和Arm，大量計(jì)算架構(gòu)閃耀一時(shí)，然后被世人遺忘。面對(duì)正在到來的萬物互聯(lián)時(shí)代，一場x86、Arm、RISC-V三分天下的競賽又將展開。
為了獲得與x86和Arm正面競爭的入場券，RISC-V陣營在2022年交出量產(chǎn)100億顆IoT處理器成績單后，又迅速拿出了高性能RISC-V處理器。
今天開幕的2022 RISC-V中國峰會(huì)上，阿里平頭哥發(fā)布的SoC平臺(tái)無劍600，CPU主頻達(dá)到2GHz，基于無劍600平臺(tái)的首款SoC原型曳影1520的最高主頻更是達(dá)到了2.5GHz，將RISC-V量產(chǎn)處理器的主頻從1GHz時(shí)代帶入2GHz時(shí)代。
2GHz主頻的RISC-V CPU與Arm的性能核Cortex-A73和能效核Cortex-A55相當(dāng)。
與平頭哥同陣營的躍昉科技和賽昉科技，也在近期推出了CPU主頻超過1.5GHz的高端應(yīng)用處理器。填補(bǔ)RISC-V高性能處理器空白的同時(shí)，RISC-V也實(shí)現(xiàn)了從IoT領(lǐng)域向邊緣計(jì)算領(lǐng)域的跨越，2022年成為RISC-V高性能計(jì)算的元年。
CPU主流架構(gòu)三分天下的雛形才剛剛出現(xiàn)。面對(duì)這場漫長而艱苦的競賽，RISC-V首先需要打消業(yè)界疑慮，然后，領(lǐng)導(dǎo)者們就可以描繪一張藍(lán)圖。
蓄力12年，RISC-V躍入高性能計(jì)算元年
羅馬不是一日建成，RISC-V能邁入高性能計(jì)算領(lǐng)域也并非一日之功。從指令集的開發(fā)，到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，再到商用量產(chǎn)，RISC-V蓄力十多年，硬件的設(shè)計(jì)才能邁上新的臺(tái)階。
RISC-V指令集從走出校園到量產(chǎn)100億顆IoT處理器，耗時(shí)12年。不過，RISC-V處理器在IoT市場快速攻城略地實(shí)際上也就是過去的三四年間，憑借免授權(quán)和更靈活的優(yōu)勢，上百款基于RISC-V的MCU迅速占領(lǐng)市場。
RISC-V從MCU切入的主要原因是對(duì)生態(tài)依賴較小，能夠更快速應(yīng)用，但性價(jià)比更高、靈活開放的RISC-V一定會(huì)走向高性能計(jì)算市場。今年RISC-V 國際基金會(huì)主導(dǎo)的工作從技術(shù)完善到推動(dòng)RISC-V進(jìn)入云計(jì)算、邊緣計(jì)算和車載等領(lǐng)域。于是，僅僅在今年8月，躍昉科技、賽昉科技、平頭哥就相繼發(fā)布了高性能RISC-V SoC。
“RISC-V的商用落地從1GHz走向2GHz，性能是一個(gè)重要的分水嶺。”平頭哥副總裁孟建熠表示，“但要實(shí)現(xiàn)RISC-V處理器性能的提升需要解決眾多挑戰(zhàn)，包括架構(gòu)設(shè)計(jì)的改變，性能、功耗的平衡。另外，高性能的RISC-V芯片需要采用更先進(jìn)的工藝，設(shè)計(jì)的難度也更大。還有，更高性能的系統(tǒng)也更加復(fù)雜，要能達(dá)到量產(chǎn)的水平需要投入大量資源。”
雷峰網(wǎng)注意到，與另外兩家直接發(fā)布SoC芯片產(chǎn)品不同，平頭哥發(fā)布的無劍600是一個(gè)CPU+XPU的軟硬件全棧平臺(tái)。
無劍600平臺(tái)集成了平頭哥自研的玄鐵C910 CPU，最高主頻可達(dá)2.5GHz，同時(shí)集成適配了GPU、NPU、VPU、DSP等眾多第三方IP，還集成了豐富的高速接口，并進(jìn)行了全面優(yōu)化，是一個(gè)高性能、高內(nèi)存帶寬、異構(gòu)計(jì)算和人工智能加持的軟硬件平臺(tái)，主要面向平板、智慧大屏、智能NVR、AR/VR和低速UGV等高性能旗艦級(jí)的產(chǎn)品。
孟建熠指出，“無劍600平臺(tái)與單純買賣芯片的生意不同，與授權(quán)標(biāo)準(zhǔn)的、幾乎不可改的處理器IP也不一樣，它的目標(biāo)在于幫助更多的人設(shè)計(jì)滿足需求的高性能RISC-V芯片，共同推動(dòng)RISC-V生態(tài)繁榮。”
也就是說，與直接購買芯片相比，無劍600可以有更高的定制化，可以在無劍600平臺(tái)上增加定制化的IP，實(shí)現(xiàn)差異化的功能，而這種差異化的實(shí)現(xiàn)，讓芯片設(shè)計(jì)公司可以直接進(jìn)入系統(tǒng)級(jí)、體系化的框架，能夠更高效地開發(fā)芯片。
與直接購買授權(quán)IP相比，無劍600有更明顯的開放性優(yōu)勢，不會(huì)被限制只能采用某一家的IP。顯然，與此前推出并已經(jīng)被大量應(yīng)用的無劍100平臺(tái)一樣，平頭哥推出無劍600也是要將RISC-V高性能處理器推向各行各業(yè)。
“很長一段時(shí)間，許多人選擇觀望RISC-V的原因還是對(duì)RISC-V處理器的可靠性、穩(wěn)定性有疑慮。”平頭哥生態(tài)副總裁楊靜表示，“經(jīng)過平頭哥過去幾年的努力，讓RISC-V處理器在很多行業(yè)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，有些客戶量產(chǎn)的芯片達(dá)到了千萬級(jí)，證明了RISC-V是一個(gè)可量產(chǎn)、穩(wěn)定可靠的選項(xiàng)。”
但是，剛剛邁入高性能計(jì)算領(lǐng)域的RISC-V處理器，需要再次面對(duì)潛在用戶對(duì)于技術(shù)可靠性、產(chǎn)品穩(wěn)定性以及軟件生態(tài)的疑慮。
首次適配國產(chǎn)云操作系統(tǒng)，RISC-V進(jìn)入桌面軟件生態(tài)
要消除外界對(duì)新事物的疑慮，最好的方法就是給出一個(gè)完整、具體啟發(fā)性的“使用指南”。放到RISC-V高性能計(jì)算芯片中，就可以選擇幾個(gè)明確的合作伙伴，在有代表性的實(shí)際應(yīng)用中量產(chǎn)落地，給業(yè)界傳遞信心，邁出堅(jiān)實(shí)一步。
基于無劍600平臺(tái)，平頭哥先“打樣”了SoC原型芯片曳影1520。
曳影出自“古有神劍曳影，置匣中如龍虎之吟”，命名曳影，取其內(nèi)含巨大威力，輕巧、但鋒芒初露之意。曳影1520集成4核高性能玄鐵RISC-V處理器C910，最高主頻達(dá)2.5GHz，最高吞吐率4266MT，AI算力達(dá)4TOPs，支持全鏈路安全防護(hù)，具有4K視頻處理能力，包含豐富的異構(gòu)計(jì)算和高速IO資源。
硬件能力只是曳影1520成功的一半，另一半是軟件。
平頭哥選擇與龍蜥開源社區(qū)、中科院軟件所PLCT實(shí)驗(yàn)室合作，打通了從曳影1520底層核心硬件到操作系統(tǒng)再到上層應(yīng)用軟件的全鏈路，實(shí)現(xiàn)了RISC-V高性能處理器首次兼容龍蜥Linux操作系統(tǒng)，能夠運(yùn)行大型桌面級(jí)軟件，足以覆蓋邊緣計(jì)算、人工智能、圖像識(shí)別、多媒體等多種場景，已在阿里展開應(yīng)用，接下來將以芯片、開發(fā)板等多種形式對(duì)外供給開發(fā)者。
孟建熠表示，“曳影1520，讓大家能夠?qū)ISC-V的能力看得見、摸得著、可評(píng)估。對(duì)于那些在等待定制化芯片到來的開發(fā)者，可以提前在曳影1520芯片上開發(fā)自己的系統(tǒng)，縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間。”
實(shí)際上，曳影1520更重要的意義是推動(dòng)RISC-V生態(tài)的繁榮。
RISC-V從對(duì)軟件生態(tài)依賴不強(qiáng)的MCU走向?qū)π阅芤蟾叩倪吘売?jì)算市場，運(yùn)行在硬件上的軟件棧越來越厚重，所以RISC-V高性能處理器首先要解決的是可用的問題。
解決可用性的問題，可以選擇從對(duì)生態(tài)需求相對(duì)小一點(diǎn)的垂直應(yīng)用，比如工業(yè)、軌道交通等市場切入，先選擇少量合作伙伴深度合作，共同打造全棧解決方案，再向行業(yè)推廣。
“細(xì)分行業(yè)的生態(tài)建設(shè)相對(duì)簡單一點(diǎn)，但平頭哥要引領(lǐng)RISC-V生態(tài)往前走，所以要打造最開放的生態(tài)，與各個(gè)行業(yè)的合作伙伴合作，將RISC-V帶到最熱的地方，推動(dòng)不同細(xì)分行業(yè)軟件生態(tài)的發(fā)展。”孟建熠表示。
平頭哥適配基于Linux的龍蜥操作系統(tǒng)，就是要引領(lǐng)RISC-V與Linux的技術(shù)融合，希望將RISC-V推往桌面端乃至云端。此前，RISC-V可以運(yùn)行基于Linux的Ubuntu桌面應(yīng)用操作系統(tǒng)，但曳影1520與龍蜥操作系統(tǒng)的適配，是RISC-V首次適配國產(chǎn)云操作系統(tǒng)。
既然是首次，適配的挑戰(zhàn)可想而知。
平頭哥與龍蜥開源社區(qū)、中科院軟件所的聯(lián)合優(yōu)化，適配了龍蜥系統(tǒng)的3000多個(gè)基礎(chǔ)包，在曳影1520上首次運(yùn)行FireFox瀏覽器、LibreOffice等大型桌面級(jí)軟件，運(yùn)行龍蜥社區(qū)的 Alibaba Dragonwell、Alibaba Node 等云上應(yīng)用，OpenJDK、NodeJS、Python 等上游社區(qū)常見應(yīng)用，以及NCNN等AI 應(yīng)用。
“在適配過程中，我們針對(duì)特定領(lǐng)域、特定應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了從處理器到上層軟件的聯(lián)合優(yōu)化，讓用戶獲得更好體驗(yàn)。”孟建熠透露。
如此多大量而具有挑戰(zhàn)性的工作，能夠加速基于NodeJS和JAVA的應(yīng)用與RISC-V芯片的適配和融合，增加想要用RISC-V高性能芯片開發(fā)應(yīng)用開發(fā)者信心的同時(shí)，也極大擴(kuò)展了RISC-V應(yīng)用的想象力。
對(duì)此，RISC-V國際基金會(huì)CEO Calista Redmond評(píng)價(jià)稱，“基于玄鐵RISC-V處理器的平臺(tái)支持Linux和Android，進(jìn)一步豐富和加強(qiáng)了RISC-V 軟件生態(tài)系統(tǒng)，也印證了RISC-V社區(qū)技術(shù)融合與蓬勃發(fā)展的巨大潛力。”
中科院計(jì)算機(jī)所研究員包云崗也表示，“無劍600平臺(tái)的發(fā)布及曳影1520量產(chǎn)芯片，證明了RISC-V架構(gòu)完全能夠勝任更高性能的商用場景，今后在這個(gè)平臺(tái)必定會(huì)涌現(xiàn)出更多高性能RISC-V芯片。RISC-V正從IoT終端走向邊緣側(cè)和云端，未來在數(shù)據(jù)中心場景的潛力同樣巨大。”
“想要構(gòu)建繁榮的RISC-V生態(tài)，一定要有標(biāo)準(zhǔn)化的穩(wěn)定可靠的硬件平臺(tái)，這樣才能有源源不斷的軟件會(huì)進(jìn)行適配，應(yīng)用才能不斷豐富，開發(fā)的門檻越來越低，生態(tài)也會(huì)在這個(gè)過程中慢慢形成。” 孟建熠強(qiáng)調(diào)，“平頭哥在提供穩(wěn)定可靠的軟硬件平臺(tái)方面具有優(yōu)勢，一方面是因?yàn)槲覀兊募夹g(shù)能力很強(qiáng)；另一方面，依托阿里的應(yīng)用和生態(tài)，我們也會(huì)投入大量的資源來提升產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。”
一個(gè)實(shí)際的例子是，為了提升RISC-V芯片的可用性和易用性，編譯器至關(guān)重要。平頭哥在編譯器上投入了大量精力，GCC和LLVM編譯器已經(jīng)達(dá)到了商用產(chǎn)品的性能。
走入高性能計(jì)算元年之后，RISC-V領(lǐng)導(dǎo)者們接下來需要考慮的就是如何發(fā)揮RISC-V的優(yōu)勢，在市場上占有一席之地。
想要三分天下，RISC-V需要領(lǐng)頭羊
圖靈獎(jiǎng)得主John L. Hennessy和David A. Patterson在2019年發(fā)布長篇報(bào)告闡述，未來十年將是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)領(lǐng)域 “新的黃金十年”。David A. Patterson作為RISC-V的發(fā)明者，在兩年前與雷峰網(wǎng)對(duì)話時(shí)也明確表示，希望開放的RISC-V架構(gòu)在未來五年內(nèi)成為專有架構(gòu)的非常強(qiáng)大的競爭對(duì)手。
過去的兩年間，RISC-V發(fā)展確實(shí)在飛速發(fā)展，國際基金會(huì)已經(jīng)布局70多個(gè)技術(shù)小組開展技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定，有超過160個(gè)面向各領(lǐng)域處理器核，會(huì)員數(shù)量超過3100家。2022年，Clockwork發(fā)布首臺(tái)基于RISC-V的便攜式計(jì)算機(jī)，芯片產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)英特爾設(shè)立10億美元?jiǎng)?chuàng)新基金，全面支持RISC-V生態(tài)發(fā)展。
這些數(shù)據(jù)和標(biāo)志性事件，都表明RISC-V技術(shù)完善度越來越高，生態(tài)多樣性越來越體現(xiàn)，參與者越來越多。在RISC-V處于生態(tài)繁榮前夜，應(yīng)用的深度和廣度都向前延展的時(shí)，業(yè)界更需要領(lǐng)導(dǎo)者，帶領(lǐng)RISC-V成為業(yè)界的主流架構(gòu)。
中科院軟件所PLCT實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目總監(jiān)吳偉表示，PLCT實(shí)驗(yàn)室相信在未來五到十年之內(nèi)，RISC-V會(huì)和X86、Arm一起成為三大CPU主流架構(gòu)。這個(gè)過程并非自然發(fā)生，而是需要全球軟件及硬件開發(fā)者的共同努力，有一個(gè)漫長艱苦的爬坡期。
實(shí)際上，在新的應(yīng)用爆發(fā)時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)各種處理器架構(gòu)，然而最終每個(gè)時(shí)代只能留下一種架構(gòu)和系統(tǒng)組合，典型的就是PC時(shí)代的x86+Windows，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的Arm+Android。正在到來的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，無疑是RISC-V的巨大機(jī)遇。
“每個(gè)架構(gòu)都有自身的特點(diǎn)，無論是arm與x86的競爭，還是RISC-V與arm和x86，很難談?lì)嵏病ISC-V更開放，能讓對(duì)系統(tǒng)有掌控力的公司，從處理器架構(gòu)去定義，滿足自身需求。我認(rèn)為，RISC-V的這種開放性，可以讓它從應(yīng)用出發(fā)，在多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域都能占有一席之地。”孟建熠表示。
云計(jì)算、邊緣計(jì)算以及車載等都是RISC-V發(fā)展的好機(jī)會(huì)。由此看來，率先實(shí)現(xiàn)與龍蜥操作系統(tǒng)適配的平頭哥，擁有了先發(fā)優(yōu)勢。
另外，平頭哥的產(chǎn)品路線圖也展示了其作為業(yè)界領(lǐng)頭羊的前瞻性。平頭哥在現(xiàn)有7款處理器產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，將繼續(xù)推進(jìn)3個(gè)系列產(chǎn)品持續(xù)演進(jìn)，包括面向高端復(fù)雜計(jì)算場景的C系列，面向高能效低成本的應(yīng)用場景E系列，面向工控車載場景的R系列。
平頭哥基于擁有的技術(shù)實(shí)力，充分理解并發(fā)揮RISC-V開放靈活的優(yōu)勢，不斷培育生態(tài)，適配了Anolis、AliOSThings、AliOS、FreeRTOS、RT-Thread、Linux、Android等操作系統(tǒng)，在量產(chǎn)芯片中得到了應(yīng)用，最終能讓產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于MCU、藍(lán)牙、無線、語音、視覺等30多個(gè)領(lǐng)域，也成就了其領(lǐng)頭羊地位。
作為RISC-V國際基金會(huì)的董事會(huì)成員，平頭哥也是公認(rèn)的投入力量最大的中國機(jī)構(gòu)，在未來也將成為RISC-V生態(tài)繁榮重要的推動(dòng)者，成為RISC-V藍(lán)圖中濃墨重彩的一筆。
