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作者 ｜ 包永剛
編輯 ｜ 王川
未來有時候比人們的想象跑得更快。
正如劉慈欣在《三體》里寫道，人類是一個會發(fā)生“技術(shù)爆炸”的種族。
時代滾滾向前的車輪，不斷重塑人們對技術(shù)的認(rèn)知。哪怕是點(diǎn)燃星星之火的人，都難以想象未來的野火燎原。
在1946年發(fā)明世界上第一臺通用計算機(jī)的莫克利和艾克特，無論如何也預(yù)料不到曾經(jīng)用170平方米、30噸龐然巨物才能得到的算力，如今可以通過云計算輕松獲取。
1961年提出人工智能概念約翰·麥卡錫，也難以想象如今AI助手活躍在人們指尖的場景。
1990年代發(fā)明手機(jī)的馬丁·庫帕，也想不到，他研發(fā)的移動通訊工具有一天幾乎進(jìn)化成了人類的“外置器官”，浸入生活的方方面面。
這些意料之外的背后，都圍繞著一個情理之中：底層處理器的演進(jìn)。
20世紀(jì)末，Arm CPU進(jìn)軍PC市場并不順利，但在轉(zhuǎn)向移動CPU市場并改變了商業(yè)模式之后，最終柳暗花明，成就了移動互聯(lián)網(wǎng)的繁榮。
21世紀(jì)初，在PC處理器市場風(fēng)生水起的x86 CPU，意外的以性價比優(yōu)勢打入了服務(wù)器市場促進(jìn)了云計算的發(fā)展。
2010年，新興的指令集RISC-V在加州大學(xué)伯克利分校誕生，2014年國內(nèi)第一批接觸RISC-V的人被RISC-V開源的特性吸引，但沒人知道RISC-V未來會如何發(fā)展。
阿里平頭哥的團(tuán)隊在2014年接觸到RISC-V時，同樣對這個新興指令集商業(yè)化的前景持疑惑態(tài)度。認(rèn)可開源理念的平頭哥，后來先驗(yàn)證了RISC-V的技術(shù)能力，又證明了RISC-V的高性能。
2022年金秋，平頭哥帶著玄鐵C908沖入了RISC-V高能效CPU的藍(lán)海，要去邊緣AI市場探索了。
這是平頭哥的關(guān)鍵一戰(zhàn)，也會是RISC-V前進(jìn)道路上的一個重要里程碑。
RISC-V會給科技行業(yè)帶來的“意外”，藏在RISC-V近幾年的發(fā)展里。
高能效藍(lán)海，RISC-V拿出兩大殺手锏
2014年，RISC-V還只活躍在少數(shù)技術(shù)愛好者的圈子里。“2014年時對于要不要全力投入RISC-V，我們也有些不確定。”平頭哥副總裁孟建熠說，“主要是擔(dān)心這個來自學(xué)術(shù)界的指令集能力是否足夠，也不清楚它功能的優(yōu)勢在哪。”
這其實(shí)也是大部分對RISC-V持觀望態(tài)度的人的擔(dān)憂，但在開源的理念的號召力下，學(xué)術(shù)界的近一步研究，加上技術(shù)極客貢獻(xiàn)等的共同努力，2016年RISC-V傳入中國，開始引發(fā)關(guān)注。
2018年，早早就接觸到RISC-V的平頭哥也率先研發(fā)出首款RISC-V CPU——玄鐵E902，這是一款性能不高，主打低功耗特性CPU。這其實(shí)是平頭哥試水RISC-V的產(chǎn)品，在驗(yàn)證了RISC-V的低功耗之后，平頭哥在一年后又推出了一款主頻性能可達(dá)2.5GHz的玄鐵C910，用RISC-V做高性能產(chǎn)品的能力也被驗(yàn)證。
對RISC-V有了足夠的信心之后，2020年平頭哥又推出了更具成本優(yōu)勢的玄鐵C906，這也是全球首個主頻超過1GHz的商用CPU。一年后平頭哥又推出了性能提升的玄鐵E907。
市場一直在期待Arm Cortex A55級別的高能效RISC-V產(chǎn)品一直缺位。
Cortex A55是Arm早在2017年就推出的產(chǎn)品，直到2022年，還有包括家電SoC、汽車MCU等諸多產(chǎn)品仍采用Cortex A55內(nèi)核。這足以說明市場對高能效CPU的需求，于是在2022云棲大會上，平頭哥發(fā)布了最新一代高能效CPU玄鐵C908。
既然是后發(fā)的產(chǎn)品，想要在市場上成功，就必須有更吸引用戶的特性。
“玄鐵C908是現(xiàn)在玄鐵的家族里，能效最突出的產(chǎn)品。”孟建熠介紹，平頭哥從CPU整個架構(gòu)以及AI能效兩個方面推動技術(shù)創(chuàng)新。
在擁有比同級別Arm A55有更高性能的同時，玄鐵C908的更高能效，以及原生支持AI是其在高能效藍(lán)海市場的兩大殺手锏。
數(shù)據(jù)顯示，玄鐵C908的主頻性能最高達(dá)2.0GHz，相比玄鐵C906性能提升40%，能效比提升24%，原生支持Vector 1.0，相比Cortex A55具有超過20%的能效優(yōu)勢。
“RISC-V本身就有精簡的優(yōu)勢，要在精簡的架構(gòu)下進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高能效，我們能做的事情就是把整個硬件電路設(shè)計得盡可能的簡化和巧妙，實(shí)現(xiàn)更加極致的能效比。”孟建熠說。
要實(shí)現(xiàn)高性能和高能效的CPU有很大的挑戰(zhàn)，平頭哥為了提升能效進(jìn)行了多方面的創(chuàng)新，一方面選擇了9級雙發(fā)射流水線；另一方面，采用了指令融合技術(shù)，也就是把兩條指令變成一條執(zhí)行；還有，通過內(nèi)存帶寬的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)能效提升。
原生支持AI作為玄鐵C908實(shí)現(xiàn)差異化的殺手锏，也需要考慮能效。平頭哥基于標(biāo)準(zhǔn)Vector架構(gòu)又做了擴(kuò)展設(shè)計，支持新的Int4數(shù)據(jù)格式，使得玄鐵C908在原生支持AI的同時能兼顧高能效。
使用C908的客戶，如果對AI的算力需求是1TOPS以下，就不再需要單獨(dú)的NPU。這對于客戶而言，不僅免去了在市場上數(shù)十款NPU中選擇的煩惱，還能降低開發(fā)的難度。
不要小看1TOPS的AI算力，這個算力足以滿足當(dāng)下大部分智能攝像頭的智能化需求，也能開發(fā)出近來比較受歡迎的AI掃描筆。
“一個新興的架構(gòu)，肯定要找新興的市場和新興的應(yīng)用。因?yàn)?strong>從市面產(chǎn)品最有發(fā)展空間的環(huán)節(jié)先率先突破，更容易形成規(guī)模化應(yīng)用的示范。”孟建熠說。
使用電池供電，對AI有需求的產(chǎn)品，正是適合RISC-V高能效CPU率先突破的藍(lán)海，這一領(lǐng)域的智能化需求越來普及，但要在這一領(lǐng)域掘金，挑戰(zhàn)還是在生態(tài)。
差異化的技術(shù)之外，平頭哥還會提供一整套的解決方案，這也與Arm的方式有所不同，這讓用戶開發(fā)更加容易，也能進(jìn)行更自由的選擇。
掘金邊緣AI四大金礦，生態(tài)是最強(qiáng)工具
玄鐵C908有非常明確的應(yīng)用場景——智能交互、多媒體終端、AR/VR、無線通訊等。“玄鐵C908應(yīng)該是我們中高端產(chǎn)品中量最大的一個產(chǎn)品。”孟建熠判斷。
市場對產(chǎn)品需求的迫切程度從商用化的速度就可以看出。雷峰網(wǎng)了解到，玄鐵C908已經(jīng)有多個早期的用戶，其中一個就是同樣在RISC-V領(lǐng)域耕耘多年的嘉楠科技。嘉楠科技基于玄鐵C908正在開發(fā)一款定位中高端的立體的視覺AI的芯片。
想要將產(chǎn)品推向更廣闊的市場，就需要生態(tài)的繁榮。芯片與上層生態(tài)的關(guān)系就像是樹根與樹干樹枝的關(guān)系，只有芯片有足夠的能力，上層的軟件生態(tài)才能繁榮。
衡量一款處理器，不僅僅要看硬件，基礎(chǔ)軟件的能力也不可或缺，這已經(jīng)是業(yè)界的共識。
“我們提供完備的開發(fā)工具，同時也在持續(xù)投入。今年，我們最重要的進(jìn)步是已經(jīng)有非常豐富的第三方商用工具的支持。也有越來越多的開源工具支持我們的處理器。”孟建熠介紹，“我們已經(jīng)與一些生態(tài)中非常有影響力的公司的合作，同時有第三方商用和開源工具的支持會成為我們處理器的特點(diǎn)。“
同時商用和開源工具鏈的優(yōu)勢就在于，更容易解決開發(fā)過程中遇到的問題。
比如，在RISC-V的生態(tài)中，調(diào)試的問題做的還不是很好，平頭哥已經(jīng)有比較好的方案。平頭哥提供HHB的編譯工具，這個工具不僅能很好地使用玄鐵CPU的AI能力，也能很好的支持第三方的AI IP。
更上一層，平頭哥推出的跨平臺視頻視覺的應(yīng)用框架TMedia，具有高彈性、高能效和高可擴(kuò)展性的特性，更好支持客戶開發(fā)應(yīng)用。
只有芯片底層的軟件工具依然不夠，還需要支持主流的操作系統(tǒng)。在低功耗的MCU市場，RISC-V的應(yīng)用并不依賴軟件生態(tài)，這也是即便沒有成熟的生態(tài)RISC-V能出貨100億顆芯片的關(guān)鍵原因。
要在高能效的邊緣計算市場掘金，就繞不開軟件生態(tài)的問題。今年，整個RISC-V一個重大的進(jìn)展是谷歌Android原生支持RISC-V處理器，Andriod有非常龐大且豐富的移動生態(tài)，Andriod原生支持RISC-V對于RISC-V在移動市場的應(yīng)用又增加了新的空間。
“這具有標(biāo)志性意義，谷歌Android接納RISC-V，就像是RISC-V正式進(jìn)入Andriod生態(tài)的賽場，之前更像是在場外熱身。”孟建熠說。
實(shí)際上，Andriod支持RISC-V，平頭哥發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。
除了移動生態(tài)，RISC-V也走向了更高性能的PC市場。2022年云棲大會上，平頭哥也宣布完成RISC-V與統(tǒng)信操作系統(tǒng)社區(qū)版本的首度適配，成功運(yùn)行桌面環(huán)境及多款辦公、開發(fā)類軟件。
不止于此，就在不久前，基于高性能SoC原型“曳影1520”，平頭哥完成龍蜥操作系統(tǒng)的適配，這是全球首個RISC-V架構(gòu)兼容云上操作系統(tǒng)。
從終端到PC端再到云端，平頭哥已完成RISC-V與RTOS、Yocto Linux、Android、龍蜥、統(tǒng)信deepin等國際主流和國產(chǎn)操作系統(tǒng)的深度適配。
這也意味著，平頭哥已經(jīng)掃除了RISC-V開發(fā)者開發(fā)從端到云軟件系統(tǒng)適配的障礙，雖然接下來仍然有大量的工作要做，但至少已經(jīng)開創(chuàng)性的邁出了第一步，為接下來RISC-V生態(tài)的繁榮，和應(yīng)用的豐富，提供了良好的基礎(chǔ)。
“無論在通用計算還是資源受限的計算中，RISC-V的生態(tài)都已經(jīng)建立了一定的基礎(chǔ)。” 中國軟件行業(yè)協(xié)會理事，嵌入式系統(tǒng)分會理事長何小慶認(rèn)為。
孟建熠認(rèn)為，RISC-V芯片出貨1000億顆的時候，RISC-V的生態(tài)那時應(yīng)該已經(jīng)基本建立，也能證明RISC-V架構(gòu)頑強(qiáng)的生命力。
硬件逐步完備，軟件生態(tài)加速發(fā)展，RISC-V能有帶來怎樣讓人驚喜的應(yīng)用，關(guān)鍵還在于把握RISC-V發(fā)展的方向。
RISC-V也要做5G模式
中國工程院院士倪光南在2022云棲大會上表示：“開源模式已從軟件領(lǐng)域走向硬件領(lǐng)域，RISC-V為我國掌握芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動權(quán)提供了機(jī)遇。中國要在全球開源領(lǐng)域中發(fā)揮應(yīng)有的作用，為打破技術(shù)壟斷和推動世界協(xié)同創(chuàng)新，貢獻(xiàn)中國智慧、中國方案和中國力量。”
顯然，RISC-V的核心是開源，要把RISC-V的架構(gòu)做穩(wěn)定，需要不同公司從不同角度探索，否則架構(gòu)就沒有生命力。這時候，能夠貢獻(xiàn)更多的機(jī)構(gòu)或公司，對于RISC-V未來的發(fā)展也會起到更重要的作用。
這也是中國公司的機(jī)會。中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研究員包云崗認(rèn)為，過去20多年，中國的CPU發(fā)展主要有兩種模式，一種是通過“引進(jìn)-消化-吸收-再創(chuàng)新”的高鐵模式；一種是獨(dú)立構(gòu)建技術(shù)體系，獨(dú)立建設(shè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的北斗模式。
“近年來，出現(xiàn)了第三種模式——5G模式，國內(nèi)越來越多的企業(yè)自發(fā)地選擇開放指令集RISC-V，參與RISC-V全球生態(tài)建設(shè)，通過融入國際生態(tài)、兼容國際標(biāo)準(zhǔn)、打造國際優(yōu)勢。”包云崗表示。
在CPU的5G模式下，更需要中國公司積極參與RISC-V標(biāo)準(zhǔn)的制定，為RISC-V社區(qū)貢獻(xiàn)更多。
“在理念、公司規(guī)模、人才等條件的限制下，國內(nèi)RISC-V公司相比國外許多公司無論是投入還是對開源社區(qū)的貢獻(xiàn)相對都更少。”多位RISC-V業(yè)界的人士都對雷峰網(wǎng)(公眾號：雷峰網(wǎng))說。
“我們的軟件團(tuán)隊慢慢走出了一條路，會在軟件上有一定的貢獻(xiàn)，我們慢慢會有這樣的一套體系，這套體系的投入很大。我們也呼吁國內(nèi)的公司也加大在RISC-V領(lǐng)域的投入。”孟建熠說。
據(jù)悉，平頭哥是RISC-V國際基金會董事會成員，領(lǐng)導(dǎo)基金會中的數(shù)據(jù)中心、存儲管理、安卓、安全等11個技術(shù)方向，重要性及數(shù)量居世界前列、中國機(jī)構(gòu)首位。
正如x86和Arm在發(fā)展的歷程中都遇到了意外，當(dāng)下還沒有人能知道RISC-V能給世界帶來怎樣的驚喜，但只有在標(biāo)準(zhǔn)制定和生態(tài)發(fā)展中有更大的貢獻(xiàn)，才更有機(jī)會創(chuàng)造歷史。
阿里巴巴正在形成的端云一體的豐富生態(tài)，是否會帶來一些革命性的變化？
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