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  • 包云岗发布国产开源高性能-V处理器“香山”(图)

    6月22日至25日上午,首届RISC-V中国峰会在上海科技大学举行。本次大会上,中国科学院大学教授、中国科学院计算技术研究所研究员鲍云刚发布了国产开源高性能RISC-V处理器“象山”。

    据鲍云刚在知乎上的介绍,香山是一个开源的RISC-V处理器内核,由中国开放指令生态系统(RISC-V)联盟在中国科学院计算技术研究所的支持下联合开发。科学与鹏城实验室。由行业公司开发。北京微芯科技有限公司提供行业经验,共同完成结构设计和物理设计。

    象山处理器基于Chisel硬件设计语言实现,支持RV64GC指令集。在象山处理器的开发过程中,团队使用了包括Chisel、Verilator等在内的大量开源工具,实现了差分验证、仿真快照、RISC-V检查点等处理器开发的基础工具,并建立了一套基于开源工具的处理器前端敏捷开发流程,包括设计、实现、验证等。

    值得一提的是,香山处理器二期将与微核科技、字节跳动、ESWIN、优思科技联合开发。

    包云刚表示,香山处理器的架构代号将以湖命名:第一版架构代号“雁栖湖”,第二版架构代号“南湖”,第三、四及以后的版本仍会以湖命名。湖泊命名(X Lake、Y Lake…)。

    第一个版本的架构“雁栖湖”是一个乱序处理器内核,有 11 级管道、6 个启动器和 4 个内存访问组件。2020年6月建成“雁栖湖”代码仓库,2021年4月完成RTL代码。

    《雁栖湖》计划7月基于台积电28nm工艺流片。目前频率为1.3GHz,SPEC CPU2006的预估分数在7分/GHz左右。该产品主要针对ARM A72、A73。

    第二版架构“南湖”计划今年年底流片,采用中芯国际14nm工艺,目标频率2GHz,SPECCPU得分10分/GHz。

    据介绍,与第一版《雁栖湖》相比,《南湖》性能有了很大提升,接近i9-10900K的11.08/GHz,支持双通道DDR 内存和 PCIe、USB、HDMI 等。

    “雁栖湖”架构在发射宽度上可与部分ARM高端处理器核心媲美,但并未进行全面优化8位复杂指令集cpu设计,因此实际性能仍有较大差距。他希望未来从“雁栖湖”到“南湖”再到“X湖”和“Y湖”的新架构能够不断迭代优化,达到ARM A76级别的性能。

    包云刚希望《香山》能活30年,同意30年后重逢。此外,象山将保持半年新一代架构的迭代优化频率,每年流片两次并验证新架构和新功能,并建立标准化的开源社区管理机制。

    包云刚强调,流程/平台/基础设施非常重要。他更像是一个啦啦队长,真正将理念落实到具体行动中的是他的“小伙伴们”。

    去年7月25日,以鲍云刚为首的“一个生命核心”计划成果揭晓后,引发社会热议。当时,鲍云刚表示,该计划源于对“如何将教学和开源芯片结合起来”的思考,更多是受到中国通信科技巨头华为面临的芯片困境的启发。包云刚与华为专家沟通后了解到8位复杂指令集cpu设计,华为短期内基本可以满足需求,最需要的是处理器芯片设计人才。

    据他介绍,“一个生命核心”计划的五名学生本科一毕业就加入了象山的发展,成为了技术骨干。

    8位复杂指令集cpu设计_32位cpu和64位_采用复杂指令系统的

    RISC-V 是伯克利大学发明的特定指令集架构。严格来说,它并不是一个全新的架构。它与我们熟悉的 ARM 属于同一类别的 RISC(精简指令集计算机)。目前市面上主流的架构分为RISC和CISC(Complex Instruction Set Computer)两种。RISC专注于低功耗和高性能功耗比,主要针对小尺寸和移动设备。CISC强调计算性能,专注于台式机、服务器和超级计算市场。RISC的代表是ARM,CISC的代表是众所周知的x86。

    RISC-V可以看作是现有RISC的升级版。在架构的推出时间上,它具有后发优势,可以避免现代计算机架构中的很多漏洞,比如前段时间流行的Spectre和meltdown。该漏洞显然与现代计算机架构中的分支预测和乱序执行功能有关。由于计算机架构经过多年的发展已经成为一项比较成熟的技术,对多年来成熟过程中暴露出来的问题进行了深入研究,以及ARM和x86无法轻易阻挡的问题,RISC-V的新生架构没有向后兼容的历史包袱可以轻松避免。

    从国内厂商到国外巨头,RISC-V已成为“抢滩之战”的焦点。

    平头哥是阿里巴巴于2018年9月成立的一家半导体公司,整合了阿里巴巴达摩院半导体部门和此前收购的中天微电子。

    阿里巴巴成立之初就表示会做两类芯片,分别是NPU(微处理器)和神经网络的嵌入式芯片,基于它的芯片架构是RISC-V,业界一致看好。

    据近日消息,玄铁系列嵌入式CPU在指令集、处理器架构、配套工具链等方面实现创新突破,量产突破20亿颗。

    此外,平台小哥还在今年5月18日发布了新处理器玄铁907。处理器优化开源RISC-V架构,首次实现最新的RISC-V DSP指令标准,兼顾高性能和低功耗的特点,可用于MPU(微处理器)、智能语音、导航定位、仓储控制等领域。

    作为x86阵营的巨头,英特尔在本月上半月被传出收购了基于RISC-V架构的IP供应商SiFive。20亿美元(约合人民币128亿元)的收购价在业内引起轩然大波。

    消息没有及时得到证实,传闻越来越大。国外科技媒体《The Register》报道称,英特尔和SiFive已经开始在高性能RISC-V处理器的设计验证和代工方面展开合作。英特尔推出了基于其 7nm 工艺和 SiFive RISC-V 高性能核心 IP 的“Horse Creek”开发平台。

    业内人士认为,此次收购并进入RISC-V领域,是对英伟达收购ARM的风险对冲,既可以丰富英特尔自有IP授权的多元化布局,也可以榨干刚刚开张的芯片代工厂。

    但无论如何,这一举动对于RISC-V架构本身来说是一件好事,因为x86架构和ARM的成功是因为多年积累的“生态墙”,巨人的进步必然能够加强RISC-V 生态。

    即便是曾经万能的 MIPS 架构也“沦陷”在 RISC-V 中,抛弃了历史悠久、技术渊博的同名架构。此举显然预示着 MIPS 作为 CPU 系列的终结,并进一步减少了可用处理器的种类。这是架构的最后一个环节。

    为什么 RISC-V 的诞生依然备受业界追捧?有四个答案:

    1、 免费是最好的标志;2、 路很简单,不同类型的RISC-V指令格式之间的规律性很强;

    3、 RISC 市场巨大;4、 新技术意味着新机遇。

    通用处理器在中国一直是个痛点。相比x86架构和ARM架构,开源的RISC-V架构对于国产处理器来说无疑是一个不错的选择。

    “为什么CPU领域没有像Linux这样的开源主线?开源Linux诞生于1991年,正好是30年前的今天。” 包云刚想到了这一点。包云刚表示,他和团队的唐丹博士一直认为,应该建立像Linux这样的开源RISC-V核心线。

    网友评论:“首先,RISC V现在正在挑战ARM,包云刚团队发起了一个开源芯片项目,目标是做一个像Linux一样的开源芯片社区。这个开发过程中有多项突破开发语言,用chisel语言代替传统的verilog,支持很多工具,二来差分验证框架也是其中之一。”

    相信在更多巨头进入RISC-V领域后,RISC-V的生态会逐渐完善,而香山处理器是重要的一步。

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