异构计算时代，RISC-V架构发展应该更大胆一些
电子发烧友网报道（文/吴子鹏）数日前，全球领先的商业RISC-V内核公司SiFive宣布推出两款新产品，分别为 SiFive Performance P870 CPU 和 SiFive Intelligence X390 NPU 处理器，我们也在第一时间进行了报道。
从SiFive的介绍不难看出，这是一个组合型产品，通过将P870高性能通用计算SoC与由X390和客户AI硬件引擎组成的高性能NPU结合在一起，能够为产品设计师提供了一个高度灵活、低功耗和可编程的解决方案，为复杂的工作负载提供了卓越的计算密度。产品的性能我们就不在这里赘述了，今天我们主要探讨一下，SiFive新品给行业带来的启迪。
RISC-V在异构计算领域该有更大的野心
对于SiFive描述的这种运算体系，我们通常将其称为异构计算，NPU等数据加速单元是异构计算里面的典型组件。目前，异构计算已经有了全面爆发的态势，英特尔、英伟达和AMD三大计算芯片厂商都在全力推动这一技术向前发展，并有很多代表性产品，比如英特尔的Falcon Shores架构，英伟达的Grace CPU等。
异构计算的本质是使用不同类型指令集和体系架构的计算单元组成系统的计算方式，当然这是包括RISC-V指令集的。异构计算的方式是将计算任务分解，让擅长处理某一种类型计算任务的计算单元能够发挥自己的价值，也就是“专人做专事”。
在人工智能和大数据时代，异构计算是一场算力革命，与传统的单一类型计算相比，异构计算具有多样性、灵活性、高效性等优点。不过，过往RISC-V在异构计算里的戏份并不多，无论是主要计算核心，还是数据加速单元，x86架构和ARM架构依然是主流的选择，且把控着近乎整个市场。
从当前的现状来看，RISC-V在异构计算方面的布局明显有些太过谨小慎微，基本只有阿里平头哥和SiFive等商业内核公司有清晰的规划，芯片设计层面则显得非常谨慎，包括国内厂商其实也是如此。
正如平头哥所言，“所有行业的芯片都值得用RISC-V重做”。那么，在异构计算这个新型计算架构里，RISC-V不该只满足加速器的角色，而是大有可为。
异构计算中的RISC-V
目前，异构计算的发展也面临着一些挑战。其中一个显著挑战是如何实现任务的分配和调度，使得不同类型的计算设备能够协同工作，完成复杂的计算任务。正如上述内容提到的，这是异构计算的本质，同时也是最难实现的地方。
造成这种局面的一个重要问题是，计算设备领域长期以来已经形成了以x86架构和ARM架构CPU为核心的计算体系，在CPU性能、传输和计算单元种类方面都已经有了局限性。为了破局，我们看到英伟达公司自研了一套传输协议，各个大厂也在积极研发其他类型的数据加速单元，有一些正是基于RISC-V。
在这个局面下，阿里平头哥和SiFive目前证明了一件事情——RISC-V可以统领异构计算平台，对于RISC-V在异构计算领域的发展有重要意义。
我们看平头哥的AI芯片平台。在平头哥芯片开发社区里，该公司一共上线了两款芯片平台和一个芯片原型设计，其中无剑600，以及基于无剑600的曳影1520芯片原型都有非常强的异构属性。
其中，无剑600设计平台是平头哥推出的高性能异构、软硬件全栈芯片设计平台，具有高性能、高存储带宽、高安全和高AI算力的特性。在多核高性能RISC-V CPU外围，该平台集成GPU + DPU图形和显示子系统，支持OpenGL-ES、多屏异显等特性，因此这是一个异构多核的计算平台。
无剑600设计平台框图，图源：平头哥
曳影1520是首颗基于无剑600芯片设计平台研发的量产多模态AI处理器芯片原型。在CPU方面，采用4*C910 2.0G+1*C906 1G，搭载4T INT8的NPU，以及支持OpenGL ES/OpencL/Vulkan的GPU。
曳影1520系统框图，图源：平头哥
有了平台还需要系统，曳影1520已经能够支持多种类型的Linux系统平台，也能够支持Android 12以及AOSP主线最新版本。有了无剑600和曳影1520，业界可以清晰地认识到，以RISC-V为主要核心的异构计算是可行的。
如今， SiFive Performance P870 CPU 和 SiFive Intelligence X390 NPU的出现，实际上将以RISC-V架构为主处理器的异构计算推到了一个更高的水平。Imagination在异构计算方面的布局同样是以RISC-V CPU为主要核心，当然该公司也会向RISC-V平台提供其他IP，比如平头哥的曳影1520，采用的便是Imagination的GPU和NNA的IP组合，在AI和视觉性能上得到了很大的加强。
为什么要强调以RISC-V计算芯片为核心，或者是打造RISC-V体系的异构计算呢？这是一种观念的转变，就像中国科学院计算技术研究所副所长、北京开源芯片研究院首席科学家包云岗谈到的，过去国内芯片公司可以直接选择台积电和Arm提供的便捷模式，在这个模式下，芯片设计公司只需要做出简单的修改就能够得到一颗功能不错的芯片，这种模式让很多研发人员没有心思做研发创新，对于开源开放的RISC-V架构而言，相当于抑制了创新。
从致力于打造协处理器，到主动上位到做异构计算的主处理器，RISC-V的发展将更加迅猛。目前，三星、英特尔和台积电都已经推出了专门的RISC-V代工工艺。对于高性能更强烈的追求有助于进一步释放RISC-V架构，以及架构和代工配合过程中的潜力。
后记
强调打造以RISC-V为核心的异构计算体系是一种破局。传统芯片大厂已经和ARM架构、x86架构有了深度的利益绑定，无法用“从零起步”的思维打造RISC-V异构计算平台，就像他们的异构计算芯片依然不是以RISC-V内核为主。无论是大数据运算还是边缘计算，未来异构计算的前景都是无限广阔的，在这个领域芯片企业，尤其是***企业需要更加主动，这样RISC-V的成长将进一步提速，也能够更快上位成为第三种主流架构。
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