智東西（公眾號：zhidxcom）
作者 | 心緣
編輯 | 漠影
智東西8月24日報道，在今日舉辦的2022 RISC-V中國峰會上，平頭哥半導體副總裁孟建熠公布了阿里平頭哥的最新“造芯”力作——無劍600。
這次，平頭哥發的不是芯片，而是一個高性能RISC-V芯片設計平臺。它一方面幫助芯片(pian)公司降低開發芯片(pian)成本和(he)風險(xian)，另(ling)一方面向(xiang)第三方IP和(he)基礎(chu)軟(ruan)件公司開放，讓更多資源接(jie)入到RISC-V生態。
“無(wu)劍(jian)(jian)”是劍(jian)(jian)法的(de)至高境界(jie)，也寄予了平頭哥的(de)雄心：通(tong)過“授人以(yi)漁”，提供軟硬件全棧(zhan)支持，顯著(zhu)縮(suo)短(duan)芯片(pian)從研發到量(liang)產的(de)時間，推動更多面向不同行業的(de)高性能RISC-V芯片(pian)出現。
更(geng)重要的是，它將長(chang)期活躍于(yu)終端市(shi)場(chang)的RISC-V芯(xin)片，送上了通往高(gao)性(xing)能的高(gao)速列車。
據孟建熠(yi)分(fen)享，無劍600已經實現與(yu)國產開(kai)源云(yun)端操作系(xi)統(tong)龍蜥的(de)適配(pei)，并(bing)成功運行了大型桌面級(ji)軟件(jian)和基于JAVA的(de)應用。
一、“平臺+SoC原型”雙劍出鞘，突圍高性能
近年起勢迅猛的RISC-V，與x86、Arm一起，被業界并稱為「三大CPU主流架構」。
因開(kai)(kai)源(yuan)開(kai)(kai)放、靈活(huo)、低(di)功耗等(deng)特(te)性(xing)，RISC-V具備(bei)沒有歷史包袱、沒有高(gao)昂授權費用(yong)、開(kai)(kai)發成本更低(di)、無(wu)需擔憂“斷(duan)供”風(feng)險等(deng)優勢(shi)，被視作發展自主可控本土芯(xin)片生態的關(guan)鍵(jian)路(lu)徑之一。
平頭(tou)哥在做的事，就是通過軟(ruan)硬件研(yan)發投入和生態連接，推動國(guo)內(nei)RISC-V生態快速壯(zhuang)大。
今天(tian)發布的無劍600，便意(yi)在于此。
無劍600是一個高性能RISC-V異構芯片的軟硬件全棧平臺，擁有高性能、高內存帶寬、異構計算、人工智能（AI）加速的(de)特點(dian)，同時兼具高(gao)安全、多模態感知和(he)軟(ruan)硬一體的(de)能力。
▲無劍600平(ping)臺設計圖
借助該平臺(tai)，開發者和(he)企業能夠快速開發性能更(geng)高、主頻更(geng)高、內存更(geng)大、邊緣AI計算能力更(geng)強(qiang)的SoC芯片。
無劍600的(de)默認(ren)處理器是玄(xuan)鐵C910，即平頭哥在2019年發布的(de)主頻(pin)2.5GHz的(de)高性能RISC-V核。
這將RISC-V的商用性能，從1GHz推向2GHz。
有(you)何意義？孟建熠(yi)打個(ge)比方，假(jia)如將RISC-V比作(zuo)跳(tiao)高運動(dong)，原來只能(neng)跳(tiao)1米高度(du)，現(xian)在能(neng)穩(wen)定跳(tiao)2米以(yi)上(shang)，突破了RISC-V性能(neng)的極限。
在AI加速方面，無劍600平臺中，最新版的玄鐵C910集成了矢量Vector處理器，支持FP16等新型數據類型，并可提供高達4TOPs的Int8 AI算力，方便AI加速類應用的開發。
無劍600平臺還重點實現了CPU+XPU異構架構設計，從運行功耗、內存帶寬和軟件棧方面都進行了優化，并支持適配GPU、NPU、VPU、DSP、ASIC等多種不同功能的第三方IP。
也就是說，半導體IP公司可以用無劍600來打造RISC-V整體生態上的能力，下游廠商進入了系統級、體系化的框架，可更高(gao)效(xiao)地(di)開發(fa)芯片(pian)。
平頭哥基于無劍600平臺成功“打樣”——SoC原型曳影1520。
▲SoC原型曳影(ying)1520
這是一顆多模態AI處理器SoC，內置4核(he)玄鐵C910，最(zui)高吞吐(tu)率4266MT，AI峰值算力達到4TOPS，支持全鏈路安全防護，具有(you)4K視頻處理能力，同時包含豐富的異(yi)構計算和高速IO資源，軟硬件都已完成應用的適配。
開發者(zhe)和(he)企業也(ye)可以在定制個性化芯片的(de)同時，先在曳影1520上開發自(zi)己(ji)的(de)系統，縮(suo)短(duan)產(chan)品從研發到(dao)量產(chan)上市的(de)時間。
二、給軟硬協同打個樣！用RISC-V芯片跑大型桌面級軟件
RISC-V芯(xin)片的(de)參數邁進了高性能的(de)大門，下一步(bu)，就是(shi)考察實際跑應用的(de)表現。
在曳影1520上，平頭哥與龍蜥社區、中科院軟件所PLCT實驗室，聯合打造從芯片平臺到龍蜥操作系統、再到上層應用軟件的全鏈路能力，已首次實現龍(long)蜥Linux操作系統的兼容。
▲基于龍蜥Linux OS的軟硬件(jian)全(quan)棧平臺(tai)
這進一步拓展了RISC-V生態想象力。
龍(long)蜥(xi)操(cao)作系統（Anolis OS）是(shi)一款基于Linux的國(guo)產主(zhu)流開(kai)源云(yun)計算操(cao)作系統，定位于服務器端，支持多(duo)種主(zhu)流芯片架構(gou)和計算場景。
因(yin)其豐富、復雜的軟件棧，龍蜥對芯(xin)片的要(yao)求非常高，此前在x86、Arm架構上都經過了全面驗證。這一次，龍蜥首次對RISC-V提供全面支(zhi)持。
曳影1520幫助RISC-V架構搭載更重的操作系統和應用，完成了3000多個基礎組件的適配，并首次運行FireFox瀏覽器、LibreOffice等大型桌面級軟件，以及Hexo和Open Rocket等基于NodeJS和JAVA的應用，這為更大型應用(yong)程序的(de)適配奠定了基礎。
▲圖說：無劍600平臺已(yi)適(shi)配(pei)龍蜥OS，并首(shou)次運(yun)行LibreOffice Writer/Impress/Calc等桌(zhuo)面級軟件(jian)
這(zhe)是無劍(jian)600平臺的一小(xiao)步，但是RISC-V的一大步。
全棧適(shi)配(pei)龍蜥，印證了無劍600平臺能夠適(shi)配(pei)主流云(yun)計(ji)算操作系統，并凸(tu)顯(xian)了RISC-V可(ke)面(mian)向(xiang)特定領域及應用(yong)進行深度定制化(hua)的軟硬聯(lian)合優(you)化(hua)能力。
當前，無(wu)劍600平臺(tai)針對(dui)的市場主要包括(kuo)平板、智慧大(da)屏、智能(neng)NVR、AR/VR和低速(su)UGV等這(zhe)類(lei)高性能(neng)旗艦級的產品，也(ye)支持醫療(liao)成(cheng)像、視頻會議、家用(yong)(yong)機(ji)器人、無(wu)人機(ji)等中高端應用(yong)(yong)。
基于無劍600平臺現已(yi)能運行龍蜥社區的(de)多種云上(shang)(shang)應用(yong)，OpenJDK、NodeJS、Python等上(shang)(shang)游(you)社區常見應用(yong)，以(yi)及NCNN等AI應用(yong)。
三、奪榜權威AI基準測試，RISC-V架構創新加速端側AI計算
實現高性能RISC-V芯片，非常(chang)考驗芯片設計團隊的功底，尤其體(ti)現在(zai)算力與內存(cun)、功耗、成(cheng)本等多方(fang)面之間的平衡把握上。
孟建熠告訴智東西，如今下游合作伙伴已經不僅僅滿足于一個硬件IP核，而更加看重軟硬件能否很好融合、在穩定性和性能上都做出優勢，這些需求的變化正推動市場往軟硬件全棧方案發展。
以無劍600平臺為例，從RISC-V處理器(qi)的(de)指(zhi)令設(she)計、微架構實(shi)現、工具鏈和底層庫的(de)優(you)化(hua)、操(cao)作(zuo)系統優(you)化(hua)適配，到應用(yong)的(de)聯合調優(you)，平頭哥團(tuan)隊(dui)都做了大量艱苦的(de)研發工作(zuo)，才在技術軟(ruan)件上(shang)達到基本穩定的(de)量產(chan)水平。
打磨好這些基(ji)本功(gong)后，還(huan)要配(pei)置專業的(de)團隊，對特定應用(yong)領(ling)域所需的(de)功(gong)能進行錘(chui)煉。
作為高性能RISC-V處理器的先行者，平頭哥當前的策略是通用計算和DSA（領域專用架構）并行演進。
AI加速是當前一大主流DSA方向。隨著AI計算在端側應用愈發普及，AI開發友好性正成為芯片的一大核心競爭力。國內很多硬件加速器已經能做到較高的(de)性能，但輸在(zai)“用不起來”。
而RISC-V的開放性，使其相較于Arm芯(xin)片有更(geng)大的底層創新和擴(kuo)展(zhan)空間，能(neng)設計出更(geng)適合跑AI算法(fa)(fa)的系(xi)統，并(bing)能(neng)兼顧到不斷推陳出新的AI算法(fa)(fa)對靈活(huo)可擴(kuo)展(zhan)性的要求。
平頭哥正通過(guo)矢(shi)量擴展(zhan)和(he)全鏈路軟硬件能力的提升，持(chi)續優化其RISC-V處理(li)器的AI加速能力。
今年4月，權威AI基準測試MLPerf Tiny V0.7推理性能榜單顯示，基于平頭哥RISC-V處理器的軟硬件聯合優化方案，在視覺喚醒、圖像分類、語音喚醒、異常監測等4個典型端側AI任務中均取得第一，遙(yao)遙(yao)領先于第二名。
▲平頭哥在(zai)MLPerf Tiny V0.7測(ce)試拿下4個第一
平頭哥近兩年也在力推為RISC-V準備的AI部署工具HHB，它支(zhi)持各種類型的模型和算法，通(tong)過更好地實現AI算子與硬件的適配，幫助開發者完成AI模型的高效編譯及部(bu)署。
據孟建熠觀察，對于(yu)1TOPs以(yi)下的(de)端側AI算力需(xu)求，平頭哥現有的(de)RISC-V處理器足(zu)以(yi)勝(sheng)任，不需(xu)要再額(e)外加(jia)專(zhuan)用(yong)加(jia)速(su)器；對于(yu)超(chao)過1TOPs的(de)算力需(xu)求，平頭哥既提(ti)供基(ji)于(yu)RISC-V的(de)擴展，也支(zhi)持(chi)用(yong)戶自定義的(de)第三方AI加(jia)速(su)IP。
例如在過去兩年，平頭哥與Imagination在GPU和AI方面進行深度合作，已經能提供硬件IP到優化的軟硬件異構計算方案。這也(ye)是RISC-V領域(yu)最成熟的(de)可(ke)量產的(de)方(fang)案。
四、推動生態形成合力，三分天下有其一
孟建熠分享說，未來RISC-V將向3個必然趨勢演進：高性能、軟硬件全棧、更廣的生態合作。
如(ru)何(he)構建更(geng)加(jia)繁榮的生(sheng)態？儼(yan)然是當前RISC-V領域最核心的議題。
“統一形成好的生態，是大家做RISC-V的共識。”孟建熠談道，RISC-V不是其它架構的革命者，當務之急是證明自己能夠成長起來，發展出自己的特色，真正成為“三分天下有其一”的架構。
RISC-V處理器的作戰陣地，正從中(zhong)低(di)端(duan)IoT市場，擴展對高性能(neng)、可靠性有更高要(yao)求的云計算、邊緣(yuan)計算、車載智能(neng)計算等(deng)應用場景。
過去一年，全球RISC-V生態進展飛速，并出現很多標志性事件：在IoT（物聯網）領域的應用規模超過100億顆，中國公司的出貨量占到50%；SPECint性能首次超過10分，進入高性能計算的行列。
平頭哥也收獲了顯赫的戰績：玄鐵處理器已成為國內RISC-V領域影響力和市占率最大的處理器，廣泛應用于MCU、藍牙、無線、語音、視覺等30多類場景，授權數以每年50%的數量增長。
但相(xiang)比Arm逾2000億顆芯(xin)片的出貨量、幾乎圈入(ru)全球主流(liu)科技公司的成熟生(sheng)態，RISC-V在(zai)應用規(gui)模(mo)、行業(ye)滲(shen)透率、生(sheng)態多(duo)樣性上，都還有很長的路(lu)要走。
在平頭哥生態副總裁楊靜看來，應用和軟件，對于整個RISC-V生態的發展(zhan)至為關鍵。
這也(ye)是平頭哥打造無劍600平臺的(de)用(yong)意所在，通(tong)過打牢(lao)軟硬件全棧地樁和(he)聯(lian)通(tong)更多的(de)第三方IP，讓(rang)企(qi)業能(neng)基(ji)于RISC-V開發出滿足其特定(ding)應(ying)用(yong)需求(qiu)的(de)高性(xing)能(neng)穩(wen)定(ding)可(ke)靠的(de)SoC芯片產品。
平頭哥已實現RISC-V與Anolis、AliOSThings、FreeRTOS、RT-Thread、Linux、安卓等操作系統的適配，并在商業量產芯片中得到了應用。今年4月，平頭哥玄鐵C910處理器成功運行TensorFlow Lite，首次實現了RISC-V在安卓(zhuo)12新系統上的(de)AI支持。
孟建熠認為，盡管RISC-V的應用(yong)市場(chang)會呈現碎片(pian)化(hua)特征，但(dan)是RISC-V生態(tai)仍然(ran)是標準化(hua)和(he)統(tong)一的。今(jin)天，RISC-V國際基金(jin)會正在制定(ding)統(tong)一標準，來推動生態(tai)形成合力。
平頭哥也在積極參與其中，已在RISC-V國際基金會中參與了29個技術方向的標準制定，主導負責了10個技術小組，過去一年向基金會貢獻8篇技術文章。
再往前走，關鍵(jian)問題是如何將RISC-V架構的(de)可擴展(zhan)性(xing)很好發揮出來(lai)，這要求有一個標(biao)準(zhun)化(hua)的(de)高性(xing)能RISC-V芯(xin)片平臺，能夠承載更(geng)加厚重的(de)軟件棧(zhan)，而(er)平頭(tou)哥正(zheng)致力于(yu)此。
結語：RISC-V仍在生態繁榮的前夜
在(zai)孟(meng)建熠看來，如果將(jiang)目標定為滲透到桌面級或(huo)云端(duan)，那么RISC-V依然處于生態(tai)繁榮的(de)前夜，要把開(kai)發者生態(tai)培育起來，路還很(hen)長，需要全球(qiu)軟(ruan)硬件RISC-V開(kai)發者的(de)共同努力。
可以看(kan)到(dao)，平頭哥打造(zao)無劍600平臺的目標，不(bu)是(shi)售賣自己的芯(xin)片(pian)，也不(bu)是(shi)授權幾乎單(dan)一(yi)的標準(zhun)化處理(li)器IP，而是(shi)縱向上面(mian)向通(tong)用計算和(he)特(te)定領域做軟硬件全棧的適(shi)配和(he)優化，橫向上擴展對第三方IP的支持，由此降低RISC-V芯(xin)片(pian)的開發門檻，來吸引更多的生態合作伙伴。
這樣的策略，將(jiang)在幫助(zhu)RISC-V架(jia)構進入(ru)高(gao)性能應用的同時(shi)，助(zhu)力(li)芯片產品(pin)及應用走出多樣性，共同推動(dong)RISC-V生(sheng)態繁榮。
