David Patterson新年首發(fā)聲：RISC-V開(kāi)源的產(chǎn)學(xué)研之路該怎么走？

1月27日，RISC-V國(guó)際開(kāi)源實(shí)驗(yàn)室（RIOS）、清華-伯克利深圳研究院與鵬城實(shí)驗(yàn)室共同舉辦了“第二屆RISC-V國(guó)際開(kāi)源論壇”。該論壇邀請(qǐng)了國(guó)內(nèi)產(chǎn)學(xué)研界的專家學(xué)者，圍繞RISC-V的人才培養(yǎng)、IP保護(hù)、開(kāi)源供應(yīng)鏈、開(kāi)發(fā)板、高性能計(jì)算和生態(tài)進(jìn)行了討論。

RISC-V基金會(huì)CTO Mark Himelstein對(duì)RISC-V在2020年實(shí)現(xiàn)的成果進(jìn)行了總結(jié)，并簡(jiǎn)述了基金會(huì)目前的發(fā)展情況。Mark Himelstein也對(duì)RISC-V的生態(tài)合作提出了倡議，在組織內(nèi)與其他成員一并完成設(shè)計(jì)，做好分工，將開(kāi)發(fā)代碼發(fā)布至RISC-V的公開(kāi)代碼庫(kù)而不是公司的私有代碼庫(kù)上等等。

RISC-V基金會(huì)創(chuàng)始人David A. Patterson提到，開(kāi)源軟件在這些年里已經(jīng)徹底轉(zhuǎn)變了信息技術(shù)，中國(guó)開(kāi)發(fā)者同樣受益匪淺，但主要是作為一個(gè)消費(fèi)者，而不是貢獻(xiàn)者。RIOS實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)就是為了在通力合作下打造開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)（Zfinx擴(kuò)展指令集的形式認(rèn)證）、開(kāi)放的軟件（與Futurewei合作將Javascript V8移植到RISC-V上）和開(kāi)放的硬件（PicoRio開(kāi)發(fā)板）。

RIOS實(shí)驗(yàn)室作為一個(gè)非盈利組織，希望以技術(shù)傳遞來(lái)衡量成功，而不是論文發(fā)表的數(shù)量。目前RISC-V開(kāi)源處理器數(shù)量已經(jīng)超過(guò)25個(gè)，但要想實(shí)現(xiàn)成功單靠處理器是不夠的，還有許多額外的工作需要完成。比如打造一個(gè)能與ARM和x86媲美的IP生態(tài)，開(kāi)發(fā)內(nèi)存控制器和總線控制器等非核心的IP。

RISC-V的開(kāi)源人才培養(yǎng)

那么RISC-V的開(kāi)源對(duì)人才培養(yǎng)和教育來(lái)說(shuō)有著怎樣的雙向作用呢？Patterson教授認(rèn)為，開(kāi)源社區(qū)的核心在于貢獻(xiàn)者，但個(gè)人貢獻(xiàn)者往往都有全職工作，所以參與頻率比較低，而學(xué)生往往是一個(gè)集體貢獻(xiàn)者，比如共同開(kāi)發(fā)一個(gè)項(xiàng)目、共同研究一個(gè)課題等，他們擁有更加充足的時(shí)間可以為RISC-V開(kāi)源框架做出貢獻(xiàn)。

香港科技大學(xué)教授李澤湘認(rèn)為傳統(tǒng)的教學(xué)形式主要與成績(jī)和學(xué)位掛鉤，學(xué)生很難全身心投入到項(xiàng)目中去。開(kāi)源能夠讓學(xué)生走出象牙塔，直接接觸到市場(chǎng)。

開(kāi)源同樣需要持續(xù)的投入，但很多開(kāi)源社區(qū)起初熱情很高，但之后慢慢沉寂了下來(lái)，那么RISC-V會(huì)不會(huì)也走上這條老路呢？Patterson以Linux舉例，提出這是在跨行業(yè)努力下促成的結(jié)果，RISC-V也在走同樣的道路。

專利與IP：開(kāi)源下的秩序

開(kāi)源社區(qū)雖然以開(kāi)放為主，但仍會(huì)出現(xiàn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題，如何避免版權(quán)流氓也是RISC-V需要考慮的一點(diǎn)。

金杜律所合伙人樓仙英提到， 當(dāng)我們使用開(kāi)源軟件時(shí)，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)后仍有可能出現(xiàn)侵權(quán)的現(xiàn)象，而且中國(guó)的商業(yè)模式不太一樣，有的人獲得專利不是為了保護(hù)自己，而是考慮如何賺錢(qián)。所以必須要做好FTO檢索，從而減小損失。

北京大學(xué)法學(xué)院教授張平也提到了另一個(gè)維護(hù)專利的辦法，那就是成立和加入ORIN、RPX這樣的專利聯(lián)盟，成員之間免費(fèi)使用專利，阻止專利濫訴的發(fā)生。

RISC-V的開(kāi)源供應(yīng)鏈

對(duì)于商業(yè)公司來(lái)說(shuō)，其供應(yīng)鏈模型已經(jīng)非常成熟了，但針對(duì)開(kāi)源來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和流片等過(guò)程的高成本同樣是一座大山。

Google軟件工程師Tim Ansell介紹了Efabless在谷歌資助下開(kāi)展的OPEN MPW SHUTTLE項(xiàng)目，該項(xiàng)目將使用谷歌與SkyWater合作的開(kāi)源PDK，借助SkyWater的SKY130工藝節(jié)點(diǎn)來(lái)幫助開(kāi)源項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)免費(fèi)流片。

近年來(lái)涌現(xiàn)了不少開(kāi)源EDA工具，商用EDA有沒(méi)有威脅感時(shí)，Mentor Graphics的副總裁Danny Perng認(rèn)為開(kāi)源EDA工具的用途在于起步和賦能。開(kāi)源項(xiàng)目往往都會(huì)從小規(guī)模起步，但規(guī)模擴(kuò)大之后，EDA公司仍有自己的生存空間。因?yàn)轫?xiàng)目后期很大的成本都在維護(hù)上，這一點(diǎn)商用EDA仍然是占優(yōu)的，所以EDA公司對(duì)于開(kāi)源EDA工具持以開(kāi)放的態(tài)度。Alchip副總裁Peter Teng也認(rèn)同這一點(diǎn)，低端的開(kāi)源EDA工具是用來(lái)創(chuàng)造原型和實(shí)現(xiàn)想法的，但項(xiàng)目發(fā)展壯大后仍會(huì)走商用EDA的道路。

SiFive前CEO Naveed Sherwani也提到，RISC-V開(kāi)源生態(tài)供應(yīng)鏈的未來(lái)機(jī)會(huì)很可能是多方合作，類似于efabless和谷歌的合作。再一個(gè)就是AI，利用AI來(lái)加速芯片設(shè)計(jì)。

RISC-V開(kāi)源開(kāi)發(fā)板

圖靈獎(jiǎng)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合主任譚章熹PicoRio在會(huì)上正式發(fā)布了RIOS的PicoRio項(xiàng)目，這是一個(gè)開(kāi)放并支持Linux的RISC-V硬件平臺(tái)，幫助軟件開(kāi)發(fā)者將需要Javascript和GPU的程序移植過(guò)來(lái)。

譚章熹提到，RISC-V缺少低成本又能運(yùn)行軟件的開(kāi)發(fā)板，開(kāi)源開(kāi)發(fā)者也不會(huì)單單為了軟件開(kāi)發(fā)而去購(gòu)買(mǎi)1000美元的高端板卡。而PicoRio的好處就在于這是一個(gè)低功耗且低成本的硬件平臺(tái)，而且其CPU和大部分SoC設(shè)計(jì)都是開(kāi)源的，只有少數(shù)代工廠相關(guān)的IP、商用高速接口IP和GPU IP是閉源的。

目前搭載64位4核處理器的PicoRio 1.0版本已經(jīng)可以運(yùn)行完整的Linux系統(tǒng)，RIOS也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了命令行模式下啟動(dòng)Chromium OS內(nèi)核，并在這一內(nèi)核上直接運(yùn)行Chrome V8 Javascript引擎。而未來(lái)的2.0版本，PicoRio借助Imagination在GPU上的合作，運(yùn)行網(wǎng)頁(yè)瀏覽器一類的應(yīng)用。3.0版本將繼續(xù)提高CPU性能，將其達(dá)到Chromebook級(jí)別的平板電腦或筆記本水平。

96Boards創(chuàng)始人張旸也對(duì)RISC-V在開(kāi)發(fā)板上的發(fā)展提出了建議，他認(rèn)為從芯片角度上來(lái)說(shuō)，RISC-V已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)，但軟件端的競(jìng)爭(zhēng)不可忽略，希望各方可以合作起來(lái)，而不是各自為戰(zhàn)。

全志科技產(chǎn)品研發(fā)中心總經(jīng)理孫彥邦也提到全志將在近期推出自己的RISC-V芯片和開(kāi)發(fā)板。

RISC-V如何進(jìn)軍高性能計(jì)算

目前RISC-V的主要領(lǐng)域仍是IOT和AIOT等中低性能應(yīng)用，那么作為一個(gè)新興的框架，RISC-V有沒(méi)有機(jī)會(huì)挺入高性能計(jì)算呢？

巴塞羅那超算中心前主任、MEEP項(xiàng)目主任Peter Hsu指出，目前RISC-V在HPC上的應(yīng)用仍是作為加速器，而不是作為CPU。

國(guó)家超算廣州中心主任，天河2號(hào)副總設(shè)計(jì)師盧宇彤也贊同他的觀點(diǎn)，隨著摩爾定律走向極限，超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域同樣需要新的架構(gòu)來(lái)進(jìn)行推進(jìn)。RISC-V固然是一個(gè)擴(kuò)展性很強(qiáng)的框架，但要想作為HPC的核心，仍需要一定時(shí)間的積累。

中興入局RISC-V

本次論壇上中興也公布了他們?cè)诖蛟祛I(lǐng)域定制RISC-V處理器的實(shí)踐。中興處理器領(lǐng)域定制架構(gòu)師張景濤從德納德定律、摩爾定律以及牧村定律的角度分析，認(rèn)為未來(lái)十年是領(lǐng)域定制（DSA）的黃金十年。

中興以RISC-V作為控制引擎（CE）打造了夸克AI處理器，并開(kāi)發(fā)一套相應(yīng)的軟件工具鏈。CE模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的預(yù)處理和自定義指令的分發(fā)，為了實(shí)現(xiàn)PE單元的最大利用率，中興自研了一個(gè)9級(jí)流水線的順序雙發(fā)RISC-V處理器。

張景濤提到目前中興在人工智能領(lǐng)域通過(guò)夸克處理器做了一個(gè)嘗試和開(kāi)發(fā)工作，未來(lái)也希望借助RISC-V在中興的主營(yíng)通信業(yè)務(wù)中擴(kuò)展新的應(yīng)用領(lǐng)域。