沈叢

10月15日，由中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會、中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院共同主辦，中國開放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟、中國RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟承辦的“RISC-V創(chuàng)新應(yīng)用論壇”在上海舉辦。分論壇上，與會專家就RISC-V的技術(shù)演進(jìn)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面的話題進(jìn)行了深入探討。

隨著摩爾定律瀕臨終結(jié)，維持芯片技術(shù)創(chuàng)新面臨挑戰(zhàn)，開源芯片設(shè)計(jì)將是應(yīng)對挑戰(zhàn)的新思路，加州大學(xué)伯克利分校開發(fā)的開放指令集RISC-V朝著這個(gè)目標(biāo)邁出了重要一步，開源的特點(diǎn)保證了它的穩(wěn)定性。

如今，RISC-V在國內(nèi)外的發(fā)展非常迅猛，開源也已成為處理器芯片發(fā)展的一個(gè)新趨勢。2019年10月期的《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志撰文預(yù)測：“開源軟件是過去十年來智能手機(jī)大發(fā)展的先決條件。而像RISC-V這樣的開源硬件也許會在未來十年內(nèi)讓其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)類似的擴(kuò)張?！?/p>

開源軟件能夠?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)節(jié)省大量的時(shí)間與成本，使人們能夠把更多精力放在創(chuàng)新上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，常用的開源軟件已經(jīng)構(gòu)成了一個(gè)價(jià)值超過150億美元的開源軟件生態(tài)，一些開源軟件如LAMP （Linux +Apache+MySQL+ PHP）組合或MEAN（MongoDB+ Express+ AngularJS+Node.js）組合，已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)公司（尤其是初創(chuàng)公司）構(gòu)建其業(yè)務(wù)的標(biāo)配，為企業(yè)節(jié)省大量的時(shí)間與成本，讓其可以專注于其他的業(yè)務(wù)創(chuàng)新上。

RISC-V的發(fā)展主要有兩個(gè)方面的驅(qū)動(dòng)力，一是智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）的需求碎片化。AIoT時(shí)代處理芯片規(guī)模將達(dá)到千億顆以上，遠(yuǎn)超過現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)和非移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代需求。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，一套指令集可支撐整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。而AIoT時(shí)代，可能會出現(xiàn)成千上萬的定制需求，這種需求會導(dǎo)致芯片處理器的設(shè)計(jì)，以現(xiàn)有的方法難以去應(yīng)對這種趨勢，所以需要發(fā)展新的處理器芯片的設(shè)計(jì)方法。RISC-V架構(gòu)具備開放性、先進(jìn)性、簡潔性、模塊化、擴(kuò)展性五大特點(diǎn)，完美契合特定領(lǐng)域的架構(gòu)（DSA）設(shè)計(jì)對開放性和靈活性的要求。

第二個(gè)驅(qū)動(dòng)力來自于處理芯片設(shè)計(jì)人才的短缺。中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所的調(diào)研數(shù)據(jù)表明，畢業(yè)生論文發(fā)布比例顯示，中美之間差距并不大，但是作者的工作去向卻有很大差距，學(xué)生畢業(yè)后85%在美國就業(yè)，僅有4%在中國。芯片設(shè)計(jì)的門檻過高，導(dǎo)致人才儲備不足，因此，如何能夠降低芯片設(shè)計(jì)門檻，讓學(xué)生也能流片，成為了亟待解決的問題，也促進(jìn)了RISC-V的發(fā)展。

○專家觀點(diǎn)

中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所高級工程師唐丹：

開源成為處理器芯片發(fā)展的

新趨勢之一

越來越多的聯(lián)網(wǎng)企業(yè)希望通過開源芯片來降低芯片的成本。在未來，用戶只需要關(guān)注定制的代碼，例如，在處理器中加入AI加速，用戶只需要關(guān)注加速指令，其他標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容數(shù)據(jù)盒可以利用現(xiàn)有開源的代碼來完成，不用每一個(gè)做這個(gè)加速器的企業(yè)從零開始進(jìn)行開發(fā)。對于開源代碼制成芯片產(chǎn)品，RISC-V相對X86和ARM而言更簡單一些，且穩(wěn)定性強(qiáng)，同時(shí)RISC-V指令集的定義有一些模塊化的特點(diǎn)，例如，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)X86和ARM指令集需要上千條，想要全部弄清楚是非常困難的，若是做嵌入式ICU也是不現(xiàn)實(shí)的，對于創(chuàng)業(yè)公司來說更是如此。當(dāng)RISC-V采用模塊化設(shè)計(jì)之后，指令集只需要實(shí)現(xiàn)47條，即便是增加一些核心指令和計(jì)算依然不到100條指令，同時(shí)還可以在基礎(chǔ)指令集之上做自由組合。

芯來科技聯(lián)合創(chuàng)始人、COO徐來：

利用RISC-V架構(gòu)

打造物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新生態(tài)

AIoT時(shí)代帶來了低時(shí)延的、大容量設(shè)備的互聯(lián)，因此，豐富的場景、萬物互聯(lián)、智能化催生了巨大的芯片市場，也成了驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新的新引擎。RJSC-V順勢而生，其架構(gòu)具備開放性、先進(jìn)性、簡潔性、模塊化、擴(kuò)展性五大特點(diǎn)，完美契合特定領(lǐng)域的架構(gòu)（DSA）設(shè)計(jì)對開放性和靈活性的要求，在開放性方面，RISC-V指令集架構(gòu)首次成為國際標(biāo)準(zhǔn)，任何人、組織、公司均可自由用于商業(yè)或非商業(yè)用途，在先進(jìn)性方面，RISC-V架構(gòu)設(shè)計(jì)上總結(jié)了歷史上諸多處理囂架構(gòu)取其精華;在簡潔性方面，RISC-V的32或64位基礎(chǔ)指令不超過60條，加上擴(kuò)展指令只有一百多條;在模塊化方面，RISC-V可根據(jù)不同需求配置不同的產(chǎn)品使產(chǎn)品更具差異化特色;在擴(kuò)展性方面，RISC-V用戶可根據(jù)產(chǎn)品特性擴(kuò)展自定義指令增加產(chǎn)品差異化和競爭力?？蓪ⅲ琑ISC-V將助力應(yīng)用定義芯片成為趨勢。

中科院軟件所PLCT實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目總監(jiān)吳偉：

RISC-V將成為

未來的主流架構(gòu)

RISC-V在合適的時(shí)間、合適的地點(diǎn)、提出了足夠好的設(shè)計(jì)，RISC-V將成為未來的主流架構(gòu)。在時(shí)間方面，在20年前，摩爾定律開始逐漸失效，特定領(lǐng)域架構(gòu)時(shí)代到來，DSA需要添加定制的指令，會顯著縮短研發(fā)周期，同時(shí)擁有大量的設(shè)計(jì)選擇權(quán)衡，因此，此類型的架構(gòu)具有操作容易、基礎(chǔ)指令簡單、有編譯器和操作系統(tǒng)支持、預(yù)留了大量編碼空間等優(yōu)勢。

在地點(diǎn)方面，RISC-V誕生于2010年的美國加州大學(xué)伯克利分校，Krste教授的團(tuán)隊(duì)需要個(gè)簡單、免費(fèi)、自由的ISA進(jìn)行科研，作為更宏大的芯片設(shè)計(jì)創(chuàng)新項(xiàng)目的一部分，而伯克利具備這個(gè)條件，開發(fā)出支持全新的ISA所必需的系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)萬面，RISC-V具有模塊化設(shè)計(jì)的概念，所擁有的最基礎(chǔ)的RV32I僅使用了40條指令編碼，同時(shí)還提供了高度靈活的配置空間以及提供了足夠多的軟件平臺支持。

湖南卡姆派樂信息科技有限公司總經(jīng)理王峰：

RISC-V有自己的

向量編程模型

RISC-V有自己的向量編程模型，除了有32個(gè)向量指定以外，還可通過設(shè)置狀態(tài)寄存器設(shè)置指令行為，其中一個(gè)特殊的地方就是變長向量的擴(kuò)展指令，意味著用戶在編寫程序的時(shí)候，整個(gè)向量、寬度和個(gè)數(shù)都是可以自由組合的。計(jì)算的時(shí)候采用的是低精度的計(jì)算，但是最終的結(jié)果保留了高精計(jì)算。

此類型主要應(yīng)用在AI量化的過程，包括在整個(gè)量化過程中的加速操作。在輸入和中間量化過程中，我們可以用低精度進(jìn)行量化，量化之后的結(jié)果需要一個(gè)高精度的保存，有助于后續(xù)推理運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)，保證高精度的結(jié)果。

時(shí)擎智能科技（上海）有限公司架構(gòu)師曹英杰：

RISC-V

適合端側(cè)DSA智能處理器

RISC-V適合端側(cè)DSA智能處理器主要有五點(diǎn)因素：第一，RISC-V是開放免費(fèi)的，因此成本較低。第二，RISC-V基礎(chǔ)指令較為精簡，因此功耗更低，第三，RISC-V具有靈活、模塊化的特性，使得使用范圍更加廣泛。第四，RISC-V的可擴(kuò)展使其生命周期更長。第五，RISC-V軟件兼容性強(qiáng)，利于開發(fā)生態(tài)，幫助RISC-V在技術(shù)層面、商業(yè)層面以及其他更多層面都有很多優(yōu)勢。例如，在技術(shù)層面，架構(gòu)優(yōu)勢帶來低成本、低功耗、模塊化，可擴(kuò)展屬性賦予端側(cè)智能芯片根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行架構(gòu)定制的可能。在商業(yè)層面，無指令集授權(quán)費(fèi)、更小的芯片面積帶來巨大成本優(yōu)勢。在其他層面，開源、開放的指令集符合自主可控需求。

中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院高級分析師種丹丹：

國內(nèi)外高度重視

RISC-V發(fā)展

國內(nèi)RISC-V的前沿研究和開源社區(qū)還處于不斷建設(shè)的過程 目前，國內(nèi)企業(yè)積極參與RISC-開源社區(qū)建設(shè)，除了企業(yè)一線之外，還有許多與硬件、軟件、投資、知識產(chǎn)權(quán)相關(guān)的公司，科研工作者也積極參與RISC-V社區(qū)的建設(shè)，研究機(jī)構(gòu)也基于RISC-V開展前沿研究。此外，還有清華大學(xué)基于RISC-V的操作系統(tǒng)安全的研究、上海交大基于RISC-V的基帶處理器擴(kuò)展項(xiàng)目等研究工作。與此同時(shí)，中國的相關(guān)聯(lián)盟組織也積極為生態(tài)建設(shè)凝聚力量。目前，各個(gè)國家都不同程度地對RISC-V進(jìn)行了支持，國際上頂尖的高校也采用RISC-V架構(gòu)或者開設(shè)了相關(guān)的課程，建立了開源的實(shí)驗(yàn)室，產(chǎn)業(yè)方面一些龍頭的廠商也基于RISC-V推出了很多新的產(chǎn)品。