在北美RISC-V峰會上，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)量將達到20億，到2031年這個數(shù)字將增長到200億。隨后登臺的NVIDIA多媒體架構副總裁Frans Sijstermans在演講中表示，NVIDIA很可能在2024年出貨超過10億臺使用RISC-V內(nèi)核的設備。

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

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

Andrea于今年6月份加入RISC-V International，負責RISC-V International的技術進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)起的開源組織Linaro以及STMicroelectronics，分別擔任VP以及設計組組長，具備扎實的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗。

來源：RISC-V International官網(wǎng)

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

提問：RISC-V基金會如何支持高性能計算領域的公司？

Andrea：在高性能計算領域，有兩方面需要增強：性能和安全。

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

在安全方面：我們最近批準了與控制流完整性有關的重要擴展。這些功能可確保在函數(shù)調用時，返回地址保持完好無損。我們還批準了指針掩碼，這是向內(nèi)存標記邁出的關鍵的第一步，在進程地址空間內(nèi)屏蔽的地址位以后可以支持內(nèi)存標記。此外，我們還在研究主管域訪問保護（SMMTT）。

總之，這些努力將增強高性能計算和數(shù)據(jù)中心的性能和安全性。

提問： 我們看到移動設備計算能力正在大幅提升，RISC-V基金會希望如何融入其中？是推動更高性能的設計、更高效的設計，還是其他？

Andrea：在GitHub上有一個Android特別興趣小組（SIG）和一個Android RISC-V 64項目，圍繞RISC-V支持Android開展大量活動。現(xiàn)在市場上新的芯片都支持RVV 1.0向量擴展。我們也開始看到使用這些向量擴展的開發(fā)板，如Banana Pi和Deep Computing DC-Roma II筆記本電腦。從開發(fā)人員的角度來看，這一點非常有價值，因為在目標平臺上進行原生開發(fā)至關重要。

還有與高性能計算領域類似的性能計劃，重點關注矢量擴展并提供商業(yè)開發(fā)平臺。此外，我們還有一個開發(fā)板計劃，對采用最新芯片和擴展的新開發(fā)板進行審查，確保它們具有最佳性能和安全擴展。我們儲備這些開發(fā)板，并將其提供給生態(tài)系統(tǒng)中主要的維護者和開發(fā)者，確保操作系統(tǒng)發(fā)行版得到移植和測試。

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

提問：當前的技術熱潮實際上是人工智能，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。未來我們是否有可能看到人工智能特定指令的擴展？

Andrea：不僅僅是Esperanto和Tenstorrent，Axelera、NVIDIA和Meta都公開表示他們正在使用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無處不在AI中。

說到定制指令，我們有一個AI/ML 特別興趣小組。這個小組的工作是分析特定領域，找出差距，突出產(chǎn)品機會，并為新的開發(fā)工作提供合理依據(jù)。

當我們批準一個新的擴展時，我們知道市場需要這樣的產(chǎn)品。例如，Linux中的開源開發(fā)。除非有明確的需求，否則子系統(tǒng)維護者或高級架構維護者不會接受新代碼、子系統(tǒng)或貢獻。每次增加擴展都會增加你的擁有成本，以及從一個版本到下一個版本的負擔。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。

擴展批準的規(guī)范過程非常嚴格。最近批準的BFloat16就反映了AI/ML對浮點格式的需求。而圍繞矩陣擴展正在進行的工作實際上是由機器學習算法驅動。

提問：這些特別興趣小組（SIG）批準ISA擴展規(guī)范的速度有多快？

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

對于RISC-V，有一個普遍的誤解，那就是每個人添加新的自定義指令會造成巨大的碎片化。根據(jù)我的體驗，我是六月底加入RISC-V International的。第一天參加的是歐洲峰會。審查過程的嚴謹性和徹底性給我留下了深刻印象。編寫規(guī)范的工作組會對規(guī)范進行審核，之后有一個架構審查委員會，然后是一個月的公開審查。最后，是技術指導委員會進行審查，所有委員會主席和董事會都會進行審查。有一個嚴格的過程，避免不必要的分散。

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

Andrea：我前面提到了編寫、修正和擴展新規(guī)范過程的嚴謹性。如果你想聲稱自己兼容RISC-V，那么就需要一個架構兼容性測試套件來驗證你是否符合ISA。我們在黃金參考模型上運行相同的測試，并比較測試特征值，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，供應商或設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 ”（一種編程術語，指的是結構混亂、難以理解和維護的代碼）工作方式控制整個垂直軟件棧。然而，現(xiàn)代應用處理器需要運行二進制操作系統(tǒng)發(fā)行版，而無需進行更改。因此，如果一個操作系統(tǒng)供應商只針對跨產(chǎn)品的最小兼容性，那么它將是最基本的RV64I 或RV64G，這只是一個很小的子集。為了解決這個問題，我們正在開發(fā)配置文件。

我們有大量按配置文件分組的擴展。具體來說，我們有一個應用處理器配置文件，我們會升級這些配置文件規(guī)范，這是一組強制擴展和一些可選擴展。我們剛剛批準了RVA23配置文件，新批準的RVA23 Profile是RISC-V軟件生態(tài)系統(tǒng)的一個重要版本，將有助于加快工具鏈和操作系統(tǒng)的廣泛實施。

再下一步是平臺。為了進一步改善和加速跨垂直領域或同一垂直領域內(nèi)跨產(chǎn)品的軟件重用，作為一個生態(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，也是平臺規(guī)范的一部分。有一個團隊正在開發(fā)服務器 SOC和服務器平臺。包括為定時器、時鐘、IOMMU、RAS和相關錯誤報告機制提供相同的接口。我們應該為特定的外圍設備使用相同的接口，例如服務器平臺的一部分。

提問： 為什么需要另一個商業(yè)指令集？RISC-V International會比Arm和現(xiàn)在的x86等競爭者做得更好的是什么？

Andrea：我想從兩個不同的角度來回答這個問題：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)站上的培訓課程開始，學習如何開發(fā)RISC-V內(nèi)核和添加自定義擴展。從開發(fā)人員的角度來看，能夠從零開始開發(fā)RISC-V內(nèi)核具有巨大的價值。與此同時，作為RISC-V ISA的管理者，我們還能將其注入新的標準中。所有這些都是其他架構無法實現(xiàn)的。作為市場競爭對手的公司在RISC-V國際會議上為實現(xiàn)共同目標而合作，我們有超過4500名成員，這在其他地方是看不到的。

另一個非常重要的方面是不受約束。這不僅僅是授權模式或版稅的問題，而是能否掌控自己的命運，而不依賴于可能突然停止支持你的另一個實體。如今，這可能是一個國家安全問題。現(xiàn)階段，許多國家和政府都從數(shù)字主權的角度投資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重要，各國都在為數(shù)字主權進行投資，以確保在能力、專業(yè)知識以及知識產(chǎn)權方面建立起開發(fā)本國人工智能解決方案的能力。

我們在全球都看到了這種勢頭。歐盟正在資助合作項目，開發(fā)基于RISC-V的軟件定義汽車。中國有廣為人知 “一生一芯 ”計劃，由北京開源芯片研究院和中科院牽頭。他們有數(shù)以千計的學生基于RISC-V設計芯片，其中有十多個已經(jīng)成型并投入使用。幾個月前，巴西加入了 RISC-V 國際組織，成為其成員，因為他們希望在巴西發(fā)展和加速基于RISC-V的項目。當然，加州大學伯克利分校也繼續(xù)在學術研究方面發(fā)揮作用。世界各地的大學、政府和跨國公司正在掌握自己的命運，投資RISC-V以解決本地問題，同時在全球范圍內(nèi)參與RISC-V生態(tài)系統(tǒng)。

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

Andrea: 是的，包括學生、學術界、初創(chuàng)企業(yè)、跨國公司和國家。

提問：您認為RISC-V在未來10年的發(fā)展前景如何？

Andrea：回顧過去，RISC-V從加州大學伯克利分校的一個學術項目發(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)務量比2022年增長了2.5倍。據(jù)SHD Group預測，到2030年，RISC-V將在消費、計算機、汽車到數(shù)據(jù)中心和工業(yè)等垂直行業(yè)占據(jù)市場約30%的市場份額，每年基于RISC-V的SoC出貨量將超過 200 億顆。我們不再計算內(nèi)核，而是計算芯片，每個芯片包括很多很多內(nèi)核。10年后，我希望看到 RISC-V 成為每個新產(chǎn)品設計的首選ISA。

本文由雷峰網(wǎng)(公眾號：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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