RISC-V衝擊高性能的“攔路虎”有哪些？

在2022
RISC-V中國峰會上，RISC-V中國峰會主席、平頭哥半導體副總裁孟建熠對RISC-V回顧了過去一年裡RISC-V在生態建設上取得的進展。國際基金會已經布局70多個技術小組開展技術標準定製；超過160個面向各領域處理器核，各行業滲透率越來越深；SPECint性能首次超過10分，進入高性能計算行列；會員超過3100家，比2021年增加130%。

隨着RISC-V技術和生態的逐漸完善，過去一年裡RISC-V在應用方面也取得一些標誌性成果。

RISC-V處理器在IoT的應用規模超過100億顆，其中中國公司出貨量佔50%；Clockwork發布首台基於RISC-V的便攜式計算機；

平頭哥發布首個高性能RISC-V芯片平台無劍600，支持4核高性能RISC-V處理器，主頻最高可達到2.5GHz，同時推出SoC原型曳影1520。同時期躍昉科技和賽昉科技，也推出了主頻超過1.5GHz的高端應用芯片 ，填補了RISC-V高性能領域的空白。

業界正在用行動證明，高性能不再是RISC-V的禁忌之地，向高性能發展是RISC-V發展的必然趨勢，但要想在高性能領域進一步同x86、Arm正面PK，依然有兩大難題在等待着RISC-V。

處理器性能需加強，軟件適配待提高

向高性能發展的RISC-V，會面臨來自處理器和軟件多方面的挑戰，一方面RISC-V處理器本身需要在性能方面取得突破的同時保持穩定性，另一方面基礎軟件適配也有一些難題未解。

“只有處理器性能得到提升，才能適配各種各樣的軟件。”孟建熠說道：“另外處理器的穩定性也非常重要，穩定性是複雜應用場景中軟件移植的基礎。”

在軟件方面，中國科學院軟件研究所總工程師武延軍直言，雖然中科院軟件所在國際上游開源社區、國內開源歐拉社區、平頭哥等做了大量RISC-V基礎軟件適配工作，但依然有很多核心基礎軟件無法在RISC-V平台上流暢運行。

“這裡可能會有很多指令集規範不夠成熟的問題，這是因為很多基礎軟件包之前都是在X86和Arm上運行，從維護者、社區的角度，還沒有將RISC-V當做是Tire-1或First-Class-Citizen去對待。這裡面有理念問題、投入問題，也有商業利益回報的問題。”武延軍解釋道。

正因如此，中科院軟件所作為國立科院機構，一直致力於將支撐高性能的、引領未來生態發展的基礎軟件率先移植到RISC-V架構上，為商業發展鋪平道路，但依然遇到一些困難。

例如，將基礎軟件移植到RISC-V驗證平台之後，在模擬器環境下進行調試效率非常低。“平頭哥發布了高性能RISC-V全棧芯片平台，以後會為基礎軟件的高性能遷移提供一個非常好的加速。”武延軍感嘆道。

另外，開發者關心的外設IP授權問題依然在短期內難以突破，也是高性能RISC-V發展道路上的一大攔路虎。

不過武延軍表示，RISC-V基金會理事會正在嘗試探索開源軟件曾經走過的路。開源軟件在初期發展階段也遇到過專利訴訟，當時為了解決這一問題，IBM、英特爾、Linux基金會以及自由軟件基金會發起了名為“Open Invention Network（OIN）”的組織，組建專利池，凡是加入OIN組織的機構都需要簽署相應協議放棄對相關專利的主張，共同抵禦外部的專利訴訟。

“如果未來RISC-V也能形成這樣的模式，對於外設IP專利上的障礙可能會逐掃清。但畢竟基礎軟件和半導體兩個行業不同，半導體行業的專利布局和獲利的歷史更久一些，形成的障礙、壁壘會更多一些，可能比軟件的難度要大很多。”武延軍對雷峰網(公眾號：雷峰網)說道。

孟建熠也表示，平頭哥在研發無劍600時，會根據實際需求選擇國內IP，共同推動RISC-V生態建設。

更高性能的RISC-V硬件才能支持更多軟件的適配，更多軟件的適配可以讓RISC-V向更高性能領域發展。

高性能RISC-V“孕育”多核異構

由於現如今大部分應用場景都需要做并行計算，因此無論是在x86還是在Arm的世界里，都採用堆核的方式提升性能，某些AI應用處理器核心甚至達到上千個。平頭哥無劍600支持4個RISC-V處理器核心，RISC-V也會通過堆核的方式來提高處理器性能嗎？

“多核架構有一定優勢，但也不能一概而論，在某些場景和應用中，也需要性能更高的單核處理器。”孟建熠說道。

武延軍對這一觀點表示贊同，並表示有了RISC-V之後，在核心層面有更多的異構選擇。

“之前我們講異構多核計算，實際上還是要依賴處理器廠商或者說指令集廠商的規範，像ARM的大核小核，像X86的一些擴展指令集等。RISC-V生態如果到達一定程度，我們可能對於一個計算平台的描述，不再是像現在一樣籠統說有幾個核、主頻多少赫茲、算力多少TOPS、功耗多大。可能會說有多少種同類型的核，每個核都有什麼定製能力。這些不同類型的核集成到一個平台上，封裝在一台機器里，處理能力多種多樣，能夠滿足不同場景的需求。”武延軍說道。