電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）數(shù)日前，全球領(lǐng)先的商業(yè)RISC-V內(nèi)核公司SiFive宣布推出兩款新產(chǎn)品，分別為 SiFive Performance P870 CPU 和 SiFive Intelligence X390 NPU 處理器，我們也在第一時(shí)間進(jìn)行了報(bào)道。

從SiFive的介紹不難看出，這是一個(gè)組合型產(chǎn)品，通過將P870高性能通用計(jì)算SoC與由X390和客戶AI硬件引擎組成的高性能NPU結(jié)合在一起，能夠?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)高度靈活、低功耗和可編程的解決方案，為復(fù)雜的工作負(fù)載提供了卓越的計(jì)算密度。產(chǎn)品的性能我們就不在這里贅述了，今天我們主要探討一下，SiFive新品給行業(yè)帶來的啟迪。

RISC-V在異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域該有更大的野心

對于SiFive描述的這種運(yùn)算體系，我們通常將其稱為異構(gòu)計(jì)算，NPU等數(shù)據(jù)加速單元是異構(gòu)計(jì)算里面的典型組件。目前，異構(gòu)計(jì)算已經(jīng)有了全面爆發(fā)的態(tài)勢，英特爾、英偉達(dá)和AMD三大計(jì)算芯片廠商都在全力推動(dòng)這一技術(shù)向前發(fā)展，并有很多代表性產(chǎn)品，比如英特爾的Falcon Shores架構(gòu)，英偉達(dá)的Grace CPU等。

異構(gòu)計(jì)算的本質(zhì)是使用不同類型指令集和體系架構(gòu)的計(jì)算單元組成系統(tǒng)的計(jì)算方式，當(dāng)然這是包括RISC-V指令集的。異構(gòu)計(jì)算的方式是將計(jì)算任務(wù)分解，讓擅長處理某一種類型計(jì)算任務(wù)的計(jì)算單元能夠發(fā)揮自己的價(jià)值，也就是“專人做專事”。

在人工智能和大數(shù)據(jù)時(shí)代，異構(gòu)計(jì)算是一場算力革命，與傳統(tǒng)的單一類型計(jì)算相比，異構(gòu)計(jì)算具有多樣性、靈活性、高效性等優(yōu)點(diǎn)。不過，過往RISC-V在異構(gòu)計(jì)算里的戲份并不多，無論是主要計(jì)算核心，還是數(shù)據(jù)加速單元，x86架構(gòu)和ARM架構(gòu)依然是主流的選擇，且把控著近乎整個(gè)市場。

從當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，RISC-V在異構(gòu)計(jì)算方面的布局明顯有些太過謹(jǐn)小慎微，基本只有阿里平頭哥和SiFive等商業(yè)內(nèi)核公司有清晰的規(guī)劃，芯片設(shè)計(jì)層面則顯得非常謹(jǐn)慎，包括國內(nèi)廠商其實(shí)也是如此。

正如平頭哥所言，“所有行業(yè)的芯片都值得用RISC-V重做”。那么，在異構(gòu)計(jì)算這個(gè)新型計(jì)算架構(gòu)里，RISC-V不該只滿足加速器的角色，而是大有可為。

異構(gòu)計(jì)算中的RISC-V

目前，異構(gòu)計(jì)算的發(fā)展也面臨著一些挑戰(zhàn)。其中一個(gè)顯著挑戰(zhàn)是如何實(shí)現(xiàn)任務(wù)的分配和調(diào)度，使得不同類型的計(jì)算設(shè)備能夠協(xié)同工作，完成復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)。正如上述內(nèi)容提到的，這是異構(gòu)計(jì)算的本質(zhì)，同時(shí)也是最難實(shí)現(xiàn)的地方。

造成這種局面的一個(gè)重要問題是，計(jì)算設(shè)備領(lǐng)域長期以來已經(jīng)形成了以x86架構(gòu)和ARM架構(gòu)CPU為核心的計(jì)算體系，在CPU性能、傳輸和計(jì)算單元種類方面都已經(jīng)有了局限性。為了破局，我們看到英偉達(dá)公司自研了一套傳輸協(xié)議，各個(gè)大廠也在積極研發(fā)其他類型的數(shù)據(jù)加速單元，有一些正是基于RISC-V。

在這個(gè)局面下，阿里平頭哥和SiFive目前證明了一件事情——RISC-V可以統(tǒng)領(lǐng)異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，對于RISC-V在異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展有重要意義。

我們看平頭哥的AI芯片平臺(tái)。在平頭哥芯片開發(fā)社區(qū)里，該公司一共上線了兩款芯片平臺(tái)和一個(gè)芯片原型設(shè)計(jì)，其中無劍600，以及基于無劍600的曳影1520芯片原型都有非常強(qiáng)的異構(gòu)屬性。

其中，無劍600設(shè)計(jì)平臺(tái)是平頭哥推出的高性能異構(gòu)、軟硬件全棧芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)，具有高性能、高存儲(chǔ)帶寬、高安全和高AI算力的特性。在多核高性能RISC-V CPU外圍，該平臺(tái)集成GPU + DPU圖形和顯示子系統(tǒng)，支持OpenGL-ES、多屏異顯等特性，因此這是一個(gè)異構(gòu)多核的計(jì)算平臺(tái)。

無劍600設(shè)計(jì)平臺(tái)框圖，圖源：平頭哥

曳影1520是首顆基于無劍600芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)研發(fā)的量產(chǎn)多模態(tài)AI處理器芯片原型。在CPU方面，采用4*C910 2.0G+1*C906 1G，搭載4T INT8的NPU，以及支持OpenGL ES/OpencL/Vulkan的GPU。

曳影1520系統(tǒng)框圖，圖源：平頭哥

有了平臺(tái)還需要系統(tǒng)，曳影1520已經(jīng)能夠支持多種類型的Linux系統(tǒng)平臺(tái)，也能夠支持Android 12以及AOSP主線最新版本。有了無劍600和曳影1520，業(yè)界可以清晰地認(rèn)識(shí)到，以RISC-V為主要核心的異構(gòu)計(jì)算是可行的。

如今， SiFive Performance P870 CPU 和 SiFive Intelligence X390 NPU的出現(xiàn)，實(shí)際上將以RISC-V架構(gòu)為主處理器的異構(gòu)計(jì)算推到了一個(gè)更高的水平。Imagination在異構(gòu)計(jì)算方面的布局同樣是以RISC-V CPU為主要核心，當(dāng)然該公司也會(huì)向RISC-V平臺(tái)提供其他IP，比如平頭哥的曳影1520，采用的便是Imagination的GPU和NNA的IP組合，在AI和視覺性能上得到了很大的加強(qiáng)。

為什么要強(qiáng)調(diào)以RISC-V計(jì)算芯片為核心，或者是打造RISC-V體系的異構(gòu)計(jì)算呢？這是一種觀念的轉(zhuǎn)變，就像中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所副所長、北京開源芯片研究院首席科學(xué)家包云崗談到的，過去國內(nèi)芯片公司可以直接選擇臺(tái)積電和Arm提供的便捷模式，在這個(gè)模式下，芯片設(shè)計(jì)公司只需要做出簡單的修改就能夠得到一顆功能不錯(cuò)的芯片，這種模式讓很多研發(fā)人員沒有心思做研發(fā)創(chuàng)新，對于開源開放的RISC-V架構(gòu)而言，相當(dāng)于抑制了創(chuàng)新。

從致力于打造協(xié)處理器，到主動(dòng)上位到做異構(gòu)計(jì)算的主處理器，RISC-V的發(fā)展將更加迅猛。目前，三星、英特爾和臺(tái)積電都已經(jīng)推出了專門的RISC-V代工工藝。對于高性能更強(qiáng)烈的追求有助于進(jìn)一步釋放RISC-V架構(gòu)，以及架構(gòu)和代工配合過程中的潛力。

后記

強(qiáng)調(diào)打造以RISC-V為核心的異構(gòu)計(jì)算體系是一種破局。傳統(tǒng)芯片大廠已經(jīng)和ARM架構(gòu)、x86架構(gòu)有了深度的利益綁定，無法用“從零起步”的思維打造RISC-V異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，就像他們的異構(gòu)計(jì)算芯片依然不是以RISC-V內(nèi)核為主。無論是大數(shù)據(jù)運(yùn)算還是邊緣計(jì)算，未來異構(gòu)計(jì)算的前景都是無限廣闊的，在這個(gè)領(lǐng)域芯片企業(yè)，尤其是***企業(yè)需要更加主動(dòng)，這樣RISC-V的成長將進(jìn)一步提速，也能夠更快上位成為第三種主流架構(gòu)。