RISC-V向高性能計(jì)算（HPC）領(lǐng)域進(jìn)軍

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）此前，賽昉科技成都研發(fā)中心總經(jīng)理孫勇在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)(重慶)博覽會(huì)上表示，RISC-V在IoT市場(chǎng)應(yīng)用普遍，如今正逐步向移動(dòng)設(shè)備、HPC、服務(wù)器等高性能計(jì)算領(lǐng)域滲透。

確實(shí)，目前RISC-V在嵌入式應(yīng)用場(chǎng)景下發(fā)展勢(shì)頭不錯(cuò)，在消費(fèi)電子設(shè)備、工業(yè)嵌入式、可穿戴設(shè)備和無(wú)線連接等方面都打開(kāi)了應(yīng)用市場(chǎng)。很顯然RISC-V并不滿足于現(xiàn)狀，也不能滿足于現(xiàn)狀，進(jìn)入高性能計(jì)算領(lǐng)域是一個(gè)必然的選擇。

首先看SiFive和賽昉科技在這方面的推動(dòng)。其中，SiFive有一個(gè)專門的產(chǎn)品系列叫Performance，該系列內(nèi)核目前有三款產(chǎn)品，分別是最高性能四發(fā)指令、亂序執(zhí)行的P650 RISC-V 應(yīng)用處理器，高性能應(yīng)用處理器P550以及高效性能矢量應(yīng)用核心P270。

我們主要看一下P650，其是SiFive最新一代高性能內(nèi)核，也是目前最高性能的商業(yè)許可 RISC-V 處理器內(nèi)核，最多可配備16個(gè)內(nèi)核。P650是在P550的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化的，原P550 采用13級(jí)流水線、三發(fā)射、亂序執(zhí)行的微架構(gòu)，每個(gè)核心擁有自己的32KB一級(jí)指令緩存、32KB一級(jí)數(shù)據(jù)緩存、二級(jí)緩存，單個(gè)叢簇最多4核心，共享4MB三級(jí)緩存，支持Linux以及完整的RISC-V矢量擴(kuò)展v1.0rc。P650為了提升IPC性能，采用了四發(fā)指令。相較而言，P650比P550整體性能提高了50%，其中IPC性能提升了40%。

和Arm公司的Arm Cortex-A77相比，P650有明顯的單位面積性能優(yōu)勢(shì)。

再看賽昉科技，該公司的前身就是SiFive中國(guó)公司。該公司也有一顆超高性能RISC IP——昉·天樞。介紹資料顯示，昉?天樞是一款超高性能的 RISC-V CPU IP，采用 12 級(jí)流水線，具備亂序執(zhí)行設(shè)計(jì)，支持最豐富的標(biāo)準(zhǔn) RISC-V RV64GCBVHN 指令集，支持最新的 B (位操作)，V (Vector) 以及 H (Hypervisor)擴(kuò)展，支持緩存一致性的1-4個(gè)多核配置，支持虛擬化，適用于廣泛的高性能計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景。

在具體的產(chǎn)品運(yùn)算性能上，昉?天樞采用臺(tái)積電12nm打造，具有低功耗和高性能屬性，工作頻率最高可達(dá)2GHz@TSMC 12nm，SPECint2006 8.9/GHz，Dhrystone 6.6 DMIPS/MHz、CoreMark7.6/MHz。

當(dāng)然，有了核心還要有應(yīng)用才行。賽昉科技自己即將推出一款高性能RISC-V芯片——昉·驚鴻7110。

昉·驚鴻7110是一款高性能RISC-V SoC，屬于昉·驚鴻7100的升級(jí)版本，具有高性能、低功耗和高安全性的特點(diǎn)，可應(yīng)用于智能視覺(jué)處理方面。根據(jù)官網(wǎng)信息，昉·驚鴻7110基于64位高性能RISC-V四核U74處理器打造，工作頻率可達(dá)1.5Ghz，擁有2MB二級(jí)緩存。這顆芯片擁有強(qiáng)大的圖像視頻處理系統(tǒng)，包括IMG GPU、賽昉ISP、H264/H265S視頻編解碼和顯示引擎。并且，昉·驚鴻7110還提供了 PCIe 2.0、eMMC5.0、HDMI 2.0、 MIPI、USB2.0/3.0、1000M / 100M / 10M GMAC 等外設(shè)接口。

孫勇指出，昉·驚鴻7110將在第三季度量產(chǎn)。

下面看兩個(gè)SiFive核心的應(yīng)用案例。首先是基于SiFive的 Freedom U740，來(lái)自博洛尼亞大學(xué)和CINECA（意大利最大的超算中心）的研究團(tuán)隊(duì)打造過(guò)一款 RISC-V超級(jí)計(jì)算機(jī)，命名為“Monte Cimone”。在硬件配置上，Monte Cimone配備四臺(tái)雙板服務(wù)器，每塊板上采用一顆Freedom U740，總共有8個(gè)節(jié)點(diǎn)，有32個(gè)RISC-V內(nèi)核。通過(guò)基準(zhǔn)測(cè)試，Monte Cimone每個(gè)節(jié)點(diǎn)在HPL中產(chǎn)生持續(xù)1.86 GFLOPS的性能，總計(jì)算能力為14.88 GFLOPS。

第二個(gè)案例是關(guān)于英特爾的。根據(jù)相關(guān)報(bào)道，英特爾將采用SiFive的P550高性能內(nèi)核打造未來(lái)的 7nm Horse Creek 平臺(tái)。目前，雖然沒(méi)有Horse Creek 平臺(tái)的更多細(xì)節(jié)，不過(guò)無(wú)論是作為主處理器，還是作為協(xié)處理器，RISC-V都將能夠在這個(gè)高性能計(jì)算平臺(tái)上施展技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

同時(shí)，歐洲處理器計(jì)劃 (EPI) 首個(gè)處理器三年計(jì)劃便是將ARM和RISC-V的組合芯片用于高性能計(jì)算——旨在到2022年，在臺(tái)積電的6nm工藝上生產(chǎn)使用ARM Zues和RISC-V內(nèi)核生產(chǎn)代號(hào)為Rhea的多核設(shè)備。行業(yè)人士認(rèn)為，Rhea 通用處理器展示了高性能計(jì)算從ARM架構(gòu)向RISC-V架構(gòu)的轉(zhuǎn)變。

此外，在此前的香山論芯第一期論壇上，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所副所長(zhǎng)、研究員包云剛也表示，香山處理器會(huì)堅(jiān)持走基于RISC-V架構(gòu)開(kāi)發(fā)高性能處理器的路線，“RISC-V不僅是應(yīng)對(duì)AIoT，在高端的數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域也是有發(fā)展?jié)摿Φ?。”同時(shí)，他也提到，目前除了SiFive和賽昉科技，有一批初創(chuàng)企業(yè)都在專注于將RISC-V帶入到數(shù)據(jù)中心等高性能計(jì)算場(chǎng)景下。

平頭哥半導(dǎo)體有限公司副總裁孟建熠在香山論芯第一期論壇上也講到，后續(xù)玄鐵處理器的方向是走向高性能。

綜上所述，未來(lái)幾年RISC-V的重心將從嵌入式場(chǎng)景一點(diǎn)點(diǎn)走向高性能計(jì)算，站在更高的技術(shù)舞臺(tái)和ARM架構(gòu)、x86架構(gòu)競(jìng)爭(zhēng)。RISC-V International首席執(zhí)行官Calista Redmond也表示，“RISC-V增長(zhǎng)有很多不同的方面——我們正試圖從高性能計(jì)算、企業(yè)和云處理中借鑒能力，從中尋找新的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)?！?br />