北京大學(xué)謝濤:基于RISC-V構(gòu)建AI算力的優(yōu)勢(shì)和兩種模式

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）第四屆滴水湖中國(guó)RISC-V產(chǎn)業(yè)論壇上，北京大學(xué)講席教授、RISC-V國(guó)際基金會(huì)人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)專委會(huì)主席謝濤教授進(jìn)行了題為《萬物智聯(lián)時(shí)代的RISC-V+AI算力之路》的主題演講。在演講中，他提到了基于RISC-V構(gòu)建AI算力的優(yōu)勢(shì)，以及實(shí)現(xiàn)RISC-V AI芯片的兩種主要模式。

謝濤表示，目前計(jì)算技術(shù)體系共有三種模式。第一個(gè)是A體系，也可稱為是“高鐵模式”，在高性能計(jì)算時(shí)就需要加入CUDA陣營(yíng)（璧仞/阿里平頭哥等），研發(fā)永遠(yuǎn)處于“跟隨”狀態(tài)，被人牽著鼻子走難以繞過的大量專利，只能靠開源的編譯器規(guī)避訴訟。這種模式雖然容易獲得客戶，但是反而加強(qiáng)了CUDA生態(tài)，永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)超越。

第二個(gè)是B體系，也可稱為是“北斗模式”，強(qiáng)調(diào)“全自主”，以龍芯和申威為代表，因?yàn)椴桓袌?chǎng)主流兼容，所以生態(tài)弱。這種模式成本高昂，各公司需維護(hù)一整套軟件工程團(tuán)隊(duì)，積累數(shù)十年研發(fā)投入。

第三個(gè)是C體系，也可稱為是“5G模式”，比如RISC-V，走“全開放”的道路，全世界一起來建生態(tài)。

因此，謝濤認(rèn)為，基于RISC-V構(gòu)建AI算力是必然趨勢(shì)，也是全球共識(shí)。基于RISC-V構(gòu)建AI算力有很多優(yōu)勢(shì)，包括：
? 開放與靈活性
AI工作負(fù)載變化快，需要特定的優(yōu)化才能達(dá)到最佳性能；RISC-V開放免費(fèi)的特性為芯片設(shè)計(jì)者提供了極大的靈活性，可以根據(jù)具體需求定制AI加速器。

? 高度可擴(kuò)展性
RISC-V的指令集精簡(jiǎn)且高度可擴(kuò)展；設(shè)計(jì)者可以根據(jù)需要添加自定義指令集擴(kuò)展，以增強(qiáng)AI計(jì)算的性能和效率。例如，可以增加向量擴(kuò)展或其他專用于AI的指令集，從而提升計(jì)算速度和能效。

? 功耗和效率優(yōu)勢(shì)
RISC-V架構(gòu)通過簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì)和定制化擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)高效的能量使用；RISC-V架構(gòu)能夠通過小型且高效的處理單元，減少等待數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，提升整體計(jì)算效率。

? 生態(tài)系統(tǒng)和社區(qū)支持
RISC-V生態(tài)的多樣性和開放性吸引了全球大量開發(fā)者和企業(yè)加入，為RISC-V的發(fā)展提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力和豐富的軟件及IP資源，在RISC-V+AI領(lǐng)域具備了良好的發(fā)展前景。

在基于RISC-V構(gòu)建AI算力方向上，謝濤提到，這也會(huì)有兩種主要模式：Integrated 模式（緊耦合）和Attached 模式（松耦合）。其中，Integrated 模式以 CPU主干為骨架，集成在CPU內(nèi)部，共享 PC（program counter）、寄存器堆等流水線單元；只是在執(zhí)行單元部分增加了矩陣或向量單元。

Attached 模式外掛在 CPU上的，會(huì)有自己獨(dú)立的流水線、寄存器堆、緩存等。它是“協(xié)處理器”，它可以接收來自一個(gè)或多個(gè)CPU的指令；異步地執(zhí)行不同CPU提交過來的任務(wù)。

在這兩大模式下，謝濤認(rèn)為，國(guó)產(chǎn)RISC-V要在AI算力方面實(shí)現(xiàn)突破，需要做到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)+開源社區(qū)兩手抓，以推動(dòng)RISC-V國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為抓手到國(guó)際借力，以共建國(guó)際開源軟件生態(tài)為抓手到國(guó)際借力。