在北美RISC-V峰會(huì)上，RISC-V International的首席執(zhí)行官Calista Redmond在演講中表示，2024年，使用RISC-V內(nèi)核的SoC數(shù)量將達(dá)到20億，到2031年這個(gè)數(shù)字將增長(zhǎng)到200億。隨后登臺(tái)的NVIDIA多媒體架構(gòu)副總裁Frans Sijstermans在演講中表示，NVIDIA很可能在2024年出貨超過(guò)10億臺(tái)使用RISC-V內(nèi)核的設(shè)備。

RISC-V ISA（Instruction Set Architecture，指令集架構(gòu)）的核心價(jià)值在于它提供的使用自由度，任何組織都可以利用ISA設(shè)計(jì)最適合其特定需求的核心，沒(méi)有地區(qū)限制或許可成本。倪光南院士曾稱RISC-V不受壟斷制約，是中國(guó)最受歡迎CPU架構(gòu)。

近日，海外科技媒體TechPowerUp對(duì)RISC-V International的技術(shù)VP Andrea Gallo進(jìn)行專訪，就RISC-V生態(tài)系統(tǒng)碎片化、高性能計(jì)算領(lǐng)域、移動(dòng)行業(yè)、AI和RISC-V面臨的難題等話題進(jìn)行交流。

Andrea于今年6月份加入RISC-V International，負(fù)責(zé)RISC-V International的技術(shù)進(jìn)步以及全球影響力的建立。在加入RISC-V International之前，Andrea曾供職于由ARM公司發(fā)起的開(kāi)源組織Linaro以及STMicroelectronics，分別擔(dān)任VP以及設(shè)計(jì)組組長(zhǎng)，具備扎實(shí)的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

來(lái)源：RISC-V International官網(wǎng)

以下為TechPowerUp與Andrea Gallo的對(duì)話內(nèi)容：

提問(wèn)：RISC-V基金會(huì)如何支持高性能計(jì)算領(lǐng)域的公司？

Andrea：在高性能計(jì)算領(lǐng)域，有兩方面需要增強(qiáng)：性能和安全。

性能方面：我們已經(jīng)批準(zhǔn)了矢量擴(kuò)展，并正在定義矩陣擴(kuò)展，旨在提高性能。

在安全方面：我們最近批準(zhǔn)了與控制流完整性有關(guān)的重要擴(kuò)展。這些功能可確保在函數(shù)調(diào)用時(shí)，返回地址保持完好無(wú)損。我們還批準(zhǔn)了指針掩碼，這是向內(nèi)存標(biāo)記邁出的關(guān)鍵的第一步，在進(jìn)程地址空間內(nèi)屏蔽的地址位以后可以支持內(nèi)存標(biāo)記。此外，我們還在研究主管域訪問(wèn)保護(hù)（SMMTT）。

總之，這些努力將增強(qiáng)高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)中心的性能和安全性。

提問(wèn)： 我們看到移動(dòng)設(shè)備計(jì)算能力正在大幅提升，RISC-V基金會(huì)希望如何融入其中？是推動(dòng)更高性能的設(shè)計(jì)、更高效的設(shè)計(jì)，還是其他？

Andrea：在GitHub上有一個(gè)Android特別興趣小組（SIG）和一個(gè)Android RISC-V 64項(xiàng)目，圍繞RISC-V支持Android開(kāi)展大量活動(dòng)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上新的芯片都支持RVV 1.0向量擴(kuò)展。我們也開(kāi)始看到使用這些向量擴(kuò)展的開(kāi)發(fā)板，如Banana Pi和Deep Computing DC-Roma II筆記本電腦。從開(kāi)發(fā)人員的角度來(lái)看，這一點(diǎn)非常有價(jià)值，因?yàn)樵谀繕?biāo)平臺(tái)上進(jìn)行原生開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。

還有與高性能計(jì)算領(lǐng)域類似的性能計(jì)劃，重點(diǎn)關(guān)注矢量擴(kuò)展并提供商業(yè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。此外，我們還有一個(gè)開(kāi)發(fā)板計(jì)劃，對(duì)采用最新芯片和擴(kuò)展的新開(kāi)發(fā)板進(jìn)行審查，確保它們具有最佳性能和安全擴(kuò)展。我們儲(chǔ)備這些開(kāi)發(fā)板，并將其提供給生態(tài)系統(tǒng)中主要的維護(hù)者和開(kāi)發(fā)者，確保操作系統(tǒng)發(fā)行版得到移植和測(cè)試。

今年我們已經(jīng)向關(guān)鍵維護(hù)者提供了 200 多塊板卡。任何關(guān)鍵維護(hù)者需要板卡都可以通過(guò) help@riscv.org 聯(lián)系我們，以獲得支持。

提問(wèn)：當(dāng)前的技術(shù)熱潮實(shí)際上是人工智能，有一些加速器是專門為加速人工智能而開(kāi)發(fā)的。這包括矩陣乘法、累加和所有這些特定的東西。有一些公司，比如Esperanto AI和Tenstorrent，正在做基于RISC-V的加速器。未來(lái)我們是否有可能看到人工智能特定指令的擴(kuò)展？

Andrea：不僅僅是Esperanto和Tenstorrent，Axelera、NVIDIA和Meta都公開(kāi)表示他們正在使用RISC-V。NVIDIA將RISC-V集成到他們的GPU中，Meta在他們的AI加速器中使用它。所以，RISC-V無(wú)處不在AI中。

說(shuō)到定制指令，我們有一個(gè)AI/ML 特別興趣小組。這個(gè)小組的工作是分析特定領(lǐng)域，找出差距，突出產(chǎn)品機(jī)會(huì)，并為新的開(kāi)發(fā)工作提供合理依據(jù)。

當(dāng)我們批準(zhǔn)一個(gè)新的擴(kuò)展時(shí)，我們知道市場(chǎng)需要這樣的產(chǎn)品。例如，Linux中的開(kāi)源開(kāi)發(fā)。除非有明確的需求，否則子系統(tǒng)維護(hù)者或高級(jí)架構(gòu)維護(hù)者不會(huì)接受新代碼、子系統(tǒng)或貢獻(xiàn)。每次增加擴(kuò)展都會(huì)增加你的擁有成本，以及從一個(gè)版本到下一個(gè)版本的負(fù)擔(dān)。同樣的原則也適用于RISC-V ISA。特別興趣小組分析差距，確定解決方案。就AI/ML而言，我們列出的所有公司都有能力提出具體的新指令。

擴(kuò)展批準(zhǔn)的規(guī)范過(guò)程非常嚴(yán)格。最近批準(zhǔn)的BFloat16就反映了AI/ML對(duì)浮點(diǎn)格式的需求。而圍繞矩陣擴(kuò)展正在進(jìn)行的工作實(shí)際上是由機(jī)器學(xué)習(xí)算法驅(qū)動(dòng)。

提問(wèn)：這些特別興趣小組（SIG）批準(zhǔn)ISA擴(kuò)展規(guī)范的速度有多快？

Andrea：速度取決于提案的復(fù)雜程度。如果是重要程度較低的內(nèi)容，可以走快速通道，可能需要幾個(gè)月的時(shí)間。如果是重要的規(guī)范，則應(yīng)通過(guò)所有流程，并有特定的審查窗口，這可能需要六個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間。所以，時(shí)間的長(zhǎng)短主要取決于復(fù)雜程度。

對(duì)于RISC-V，有一個(gè)普遍的誤解，那就是每個(gè)人添加新的自定義指令會(huì)造成巨大的碎片化。根據(jù)我的體驗(yàn)，我是六月底加入RISC-V International的。第一天參加的是歐洲峰會(huì)。審查過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性和徹底性給我留下了深刻印象。編寫(xiě)規(guī)范的工作組會(huì)對(duì)規(guī)范進(jìn)行審核，之后有一個(gè)架構(gòu)審查委員會(huì)，然后是一個(gè)月的公開(kāi)審查。最后，是技術(shù)指導(dǎo)委員會(huì)進(jìn)行審查，所有委員會(huì)主席和董事會(huì)都會(huì)進(jìn)行審查。有一個(gè)嚴(yán)格的過(guò)程，避免不必要的分散。

提問(wèn)：前面簡(jiǎn)短地談到了每個(gè)人都在執(zhí)行自己的定制指令。舉例來(lái)說(shuō)，如果我們想構(gòu)建一個(gè) RISC-V加速器，我們可以使用基礎(chǔ)ISA，然后添加我們的特定應(yīng)用指令集來(lái)加速人工智能程序。這些自定義擴(kuò)展功能的存在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成巨大的碎片化。RISC-V International如何解決這個(gè)問(wèn)題？

Andrea：我前面提到了編寫(xiě)、修正和擴(kuò)展新規(guī)范過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性。如果你想聲稱自己兼容RISC-V，那么就需要一個(gè)架構(gòu)兼容性測(cè)試套件來(lái)驗(yàn)證你是否符合ISA。我們?cè)邳S金參考模型上運(yùn)行相同的測(cè)試，并比較測(cè)試特征值，以確保與規(guī)范保持一致。

防止碎片化的下一步是在軟件移植層面。在嵌入式系統(tǒng)中，供應(yīng)商或設(shè)備制造商可能采用垂直集成的軟件方法，以著名的 “意大利面條代碼 ”（一種編程術(shù)語(yǔ)，指的是結(jié)構(gòu)混亂、難以理解和維護(hù)的代碼）工作方式控制整個(gè)垂直軟件棧。然而，現(xiàn)代應(yīng)用處理器需要運(yùn)行二進(jìn)制操作系統(tǒng)發(fā)行版，而無(wú)需進(jìn)行更改。因此，如果一個(gè)操作系統(tǒng)供應(yīng)商只針對(duì)跨產(chǎn)品的最小兼容性，那么它將是最基本的RV64I 或RV64G，這只是一個(gè)很小的子集。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們正在開(kāi)發(fā)配置文件。

我們有大量按配置文件分組的擴(kuò)展。具體來(lái)說(shuō)，我們有一個(gè)應(yīng)用處理器配置文件，我們會(huì)升級(jí)這些配置文件規(guī)范，這是一組強(qiáng)制擴(kuò)展和一些可選擴(kuò)展。我們剛剛批準(zhǔn)了RVA23配置文件，新批準(zhǔn)的RVA23 Profile是RISC-V軟件生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要版本，將有助于加快工具鏈和操作系統(tǒng)的廣泛實(shí)施。

再下一步是平臺(tái)。為了進(jìn)一步改善和加速跨垂直領(lǐng)域或同一垂直領(lǐng)域內(nèi)跨產(chǎn)品的軟件重用，作為一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，我們正在商定一套硬件和軟件接口，這些接口將是相同的，也是平臺(tái)規(guī)范的一部分。有一個(gè)團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)服務(wù)器 SOC和服務(wù)器平臺(tái)。包括為定時(shí)器、時(shí)鐘、IOMMU、RAS和相關(guān)錯(cuò)誤報(bào)告機(jī)制提供相同的接口。我們應(yīng)該為特定的外圍設(shè)備使用相同的接口，例如服務(wù)器平臺(tái)的一部分。

提問(wèn)： 為什么需要另一個(gè)商業(yè)指令集？RISC-V International會(huì)比Arm和現(xiàn)在的x86等競(jìng)爭(zhēng)者做得更好的是什么？

Andrea：我想從兩個(gè)不同的角度來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題：創(chuàng)新和不受約束。

RISC-V生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新速度、能量和步伐令人難以置信。任何人都可以從RISC-V網(wǎng)站上的培訓(xùn)課程開(kāi)始，學(xué)習(xí)如何開(kāi)發(fā)RISC-V內(nèi)核和添加自定義擴(kuò)展。從開(kāi)發(fā)人員的角度來(lái)看，能夠從零開(kāi)始開(kāi)發(fā)RISC-V內(nèi)核具有巨大的價(jià)值。與此同時(shí)，作為RISC-V ISA的管理者，我們還能將其注入新的標(biāo)準(zhǔn)中。所有這些都是其他架構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。作為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的公司在RISC-V國(guó)際會(huì)議上為實(shí)現(xiàn)共同目標(biāo)而合作，我們有超過(guò)4500名成員，這在其他地方是看不到的。

另一個(gè)非常重要的方面是不受約束。這不僅僅是授權(quán)模式或版稅的問(wèn)題，而是能否掌控自己的命運(yùn)，而不依賴于可能突然停止支持你的另一個(gè)實(shí)體。如今，這可能是一個(gè)國(guó)家安全問(wèn)題?，F(xiàn)階段，許多國(guó)家和政府都從數(shù)字主權(quán)的角度投資RISC-V。前面我們提到了人工智能，人工智能在我們的生活中正變得至關(guān)重要，各國(guó)都在為數(shù)字主權(quán)進(jìn)行投資，以確保在能力、專業(yè)知識(shí)以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面建立起開(kāi)發(fā)本國(guó)人工智能解決方案的能力。

我們?cè)谌蚨伎吹搅诉@種勢(shì)頭。歐盟正在資助合作項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)基于RISC-V的軟件定義汽車。中國(guó)有廣為人知 “一生一芯 ”計(jì)劃，由北京開(kāi)源芯片研究院和中科院牽頭。他們有數(shù)以千計(jì)的學(xué)生基于RISC-V設(shè)計(jì)芯片，其中有十多個(gè)已經(jīng)成型并投入使用。幾個(gè)月前，巴西加入了 RISC-V 國(guó)際組織，成為其成員，因?yàn)樗麄兿Ｍ诎臀靼l(fā)展和加速基于RISC-V的項(xiàng)目。當(dāng)然，加州大學(xué)伯克利分校也繼續(xù)在學(xué)術(shù)研究方面發(fā)揮作用。世界各地的大學(xué)、政府和跨國(guó)公司正在掌握自己的命運(yùn)，投資RISC-V以解決本地問(wèn)題，同時(shí)在全球范圍內(nèi)參與RISC-V生態(tài)系統(tǒng)。

提問(wèn)：你的意思是RISC-V成功的兩條道路是：首先，向開(kāi)發(fā)人員提供硬件，讓他們學(xué)習(xí) RISC-V，這將幫助他們成為熟練的工程師，最終可能在開(kāi)發(fā)RISC-V軟件和硬件的公司工作。第二條路徑就是親自推動(dòng)這一進(jìn)程，對(duì)嗎？

Andrea: 是的，包括學(xué)生、學(xué)術(shù)界、初創(chuàng)企業(yè)、跨國(guó)公司和國(guó)家。

提問(wèn)：您認(rèn)為RISC-V在未來(lái)10年的發(fā)展前景如何？

Andrea：回顧過(guò)去，RISC-V從加州大學(xué)伯克利分校的一個(gè)學(xué)術(shù)項(xiàng)目發(fā)展到今天的規(guī)模，這是一段不可思議的歷程。2023年生態(tài)系統(tǒng)的整體業(yè)務(wù)量比2022年增長(zhǎng)了2.5倍。據(jù)SHD Group預(yù)測(cè)，到2030年，RISC-V將在消費(fèi)、計(jì)算機(jī)、汽車到數(shù)據(jù)中心和工業(yè)等垂直行業(yè)占據(jù)市場(chǎng)約30%的市場(chǎng)份額，每年基于RISC-V的SoC出貨量將超過(guò) 200 億顆。我們不再計(jì)算內(nèi)核，而是計(jì)算芯片，每個(gè)芯片包括很多很多內(nèi)核。10年后，我希望看到 RISC-V 成為每個(gè)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的首選ISA。

本文由雷峰網(wǎng)(公眾號(hào)：雷峰網(wǎng))編譯自：Interview with RISC-V International: High-Performance Chips, AI, Ecosystem Fragmentation, and The Future | TechPowerUp

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