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在北美RISC-V峰會上，RISC-V International的首席執(zhí)行官Calista Redmond在演講中表示，2024年，使用RISC-V內核的SoC數(shù)量將達到20億，到2031年這個數(shù)字將增長到200億。隨后登臺的NVIDIA多媒體架構副總裁Frans Sijstermans在演講中表示，NVIDIA很可能在2024年出貨超過10億臺使用RISC-V內核的設備。
RISC-V ISA（Instruction Set Architecture，指令集架構）的核心價值在于它提供的使用自由度，任何組織都可以利用ISA設計最適合其特定需求的核心，沒有地區(qū)限制或許可成本。倪光南院士曾稱RISC-V不受壟斷制約，是中國最受歡迎CPU架構。
近日，海外科技媒體TechPowerUp對RISC-V International的技術VP Andrea Gallo進行專訪，就RISC-V生態(tài)系統(tǒng)碎片化、高性能計算領域、移動行業(yè)、AI和RISC-V面臨的難題等話題進行交流。
Andrea于今年6月份加入RISC-V International，負責RISC-V International的技術進步以及全球影響力的建立。在加入RISC-V International之前，Andrea曾供職于由ARM公司發(fā)起的開源組織Linaro以及STMicroelectronics，分別擔任VP以及設計組組長，具備扎實的產業(yè)經驗。
來源：RISC-V International官網
以下為TechPowerUp與Andrea Gallo的對話內容：
提問：RISC-V基金會如何支持高性能計算領域的公司？
Andrea：在高性能計算領域，有兩方面需要增強：性能和安全。
性能方面：我們已經批準了矢量擴展，并正在定義矩陣擴展，旨在提高性能。
在安全方面：我們最近批準了與控制流完整性有關的重要擴展。這些功能可確保在函數(shù)調用時，返回地址保持完好無損。我們還批準了指針掩碼，這是向內存標記邁出的關鍵的第一步，在進程地址空間內屏蔽的地址位以后可以支持內存標記。此外，我們還在研究主管域訪問保護（SMMTT）。
總之，這些努力將增強高性能計算和數(shù)據(jù)中心的性能和安全性。
提問： 我們看到移動設備計算能力正在大幅提升，RISC-V基金會希望如何融入其中？是推動更高性能的設計、更高效的設計，還是其他？
Andrea：在GitHub上有一個Android特別興趣小組（SIG）和一個Android RISC-V 64項目，圍繞RISC-V支持Android開展大量活動。現(xiàn)在市場上新的芯片都支持RVV 1.0向量擴展。我們也開始看到使用這些向量擴展的開發(fā)板，如Banana Pi和Deep Computing DC-Roma II筆記本電腦。從開發(fā)人員的角度來看，這一點非常有價值，因為在目標平臺上進行原生開發(fā)至關重要。
還有與高性能計算領域類似的性能計劃，重點關注矢量擴展并提供商業(yè)開發(fā)平臺。此外，我們還有一個開發(fā)板計劃，對采用最新芯片和擴展的新開發(fā)板進行審查，確保它們具有最佳性能和安全擴展。我們儲備這些開發(fā)板，并將其提供給生態(tài)系統(tǒng)中主要的維護者和開發(fā)者，確保操作系統(tǒng)發(fā)行版得到移植和測試。
今年我們已經向關鍵維護者提供了 200 多塊板卡。任何關鍵維護者需要板卡都可以通過 help@riscv.org 聯(lián)系我們，以獲得支持。
提問：當前的技術熱潮實際上是人工智能，有一些加速器是專門為加速人工智能而開發(fā)的。這包括矩陣乘法、累加和所有這些特定的東西。有一些公司，比如Esperanto AI和Tenstorrent，正在做基于RISC-V的加速器。未來我們是否有可能看到人工智能特定指令的擴展？
Andrea：不僅僅是Esperanto和Tenstorrent，Axelera、NVIDIA和Meta都公開表示他們正在使用RISC-V。NVIDIA將RISC-V集成到他們的GPU中，Meta在他們的AI加速器中使用它。所以，RISC-V無處不在AI中。
說到定制指令，我們有一個AI/ML 特別興趣小組。這個小組的工作是分析特定領域，找出差距，突出產品機會，并為新的開發(fā)工作提供合理依據(jù)。
當我們批準一個新的擴展時，我們知道市場需要這樣的產品。例如，Linux中的開源開發(fā)。除非有明確的需求，否則子系統(tǒng)維護者或高級架構維護者不會接受新代碼、子系統(tǒng)或貢獻。每次增加擴展都會增加你的擁有成本，以及從一個版本到下一個版本的負擔。同樣的原則也適用于RISC-V ISA。特別興趣小組分析差距，確定解決方案。就AI/ML而言，我們列出的所有公司都有能力提出具體的新指令。
擴展批準的規(guī)范過程非常嚴格。最近批準的BFloat16就反映了AI/ML對浮點格式的需求。而圍繞矩陣擴展正在進行的工作實際上是由機器學習算法驅動。
提問：這些特別興趣小組（SIG）批準ISA擴展規(guī)范的速度有多快？
Andrea：速度取決于提案的復雜程度。如果是重要程度較低的內容，可以走快速通道，可能需要幾個月的時間。如果是重要的規(guī)范，則應通過所有流程，并有特定的審查窗口，這可能需要六個月或更長時間。所以，時間的長短主要取決于復雜程度。
對于RISC-V，有一個普遍的誤解，那就是每個人添加新的自定義指令會造成巨大的碎片化。根據(jù)我的體驗，我是六月底加入RISC-V International的。第一天參加的是歐洲峰會。審查過程的嚴謹性和徹底性給我留下了深刻印象。編寫規(guī)范的工作組會對規(guī)范進行審核，之后有一個架構審查委員會，然后是一個月的公開審查。最后，是技術指導委員會進行審查，所有委員會主席和董事會都會進行審查。有一個嚴格的過程，避免不必要的分散。
提問：前面簡短地談到了每個人都在執(zhí)行自己的定制指令。舉例來說，如果我們想構建一個 RISC-V加速器，我們可以使用基礎ISA，然后添加我們的特定應用指令集來加速人工智能程序。這些自定義擴展功能的存在對生態(tài)系統(tǒng)造成巨大的碎片化。RISC-V International如何解決這個問題？
Andrea：我前面提到了編寫、修正和擴展新規(guī)范過程的嚴謹性。如果你想聲稱自己兼容RISC-V，那么就需要一個架構兼容性測試套件來驗證你是否符合ISA。我們在黃金參考模型上運行相同的測試，并比較測試特征值，以確保與規(guī)范保持一致。
防止碎片化的下一步是在軟件移植層面。在嵌入式系統(tǒng)中，供應商或設備制造商可能采用垂直集成的軟件方法，以著名的 “意大利面條代碼 ”（一種編程術語，指的是結構混亂、難以理解和維護的代碼）工作方式控制整個垂直軟件棧。然而，現(xiàn)代應用處理器需要運行二進制操作系統(tǒng)發(fā)行版，而無需進行更改。因此，如果一個操作系統(tǒng)供應商只針對跨產品的最小兼容性，那么它將是最基本的RV64I 或RV64G，這只是一個很小的子集。為了解決這個問題，我們正在開發(fā)配置文件。
我們有大量按配置文件分組的擴展。具體來說，我們有一個應用處理器配置文件，我們會升級這些配置文件規(guī)范，這是一組強制擴展和一些可選擴展。我們剛剛批準了RVA23配置文件，新批準的RVA23 Profile是RISC-V軟件生態(tài)系統(tǒng)的一個重要版本，將有助于加快工具鏈和操作系統(tǒng)的廣泛實施。
再下一步是平臺。為了進一步改善和加速跨垂直領域或同一垂直領域內跨產品的軟件重用，作為一個生態(tài)系統(tǒng)，我們正在商定一套硬件和軟件接口，這些接口將是相同的，也是平臺規(guī)范的一部分。有一個團隊正在開發(fā)服務器 SOC和服務器平臺。包括為定時器、時鐘、IOMMU、RAS和相關錯誤報告機制提供相同的接口。我們應該為特定的外圍設備使用相同的接口，例如服務器平臺的一部分。
提問： 為什么需要另一個商業(yè)指令集？RISC-V International會比Arm和現(xiàn)在的x86等競爭者做得更好的是什么？
Andrea：我想從兩個不同的角度來回答這個問題：創(chuàng)新和不受約束。
RISC-V生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新速度、能量和步伐令人難以置信。任何人都可以從RISC-V網站上的培訓課程開始，學習如何開發(fā)RISC-V內核和添加自定義擴展。從開發(fā)人員的角度來看，能夠從零開始開發(fā)RISC-V內核具有巨大的價值。與此同時，作為RISC-V ISA的管理者，我們還能將其注入新的標準中。所有這些都是其他架構無法實現(xiàn)的。作為市場競爭對手的公司在RISC-V國際會議上為實現(xiàn)共同目標而合作，我們有超過4500名成員，這在其他地方是看不到的。
另一個非常重要的方面是不受約束。這不僅僅是授權模式或版稅的問題，而是能否掌控自己的命運，而不依賴于可能突然停止支持你的另一個實體。如今，這可能是一個國家安全問題。現(xiàn)階段，許多國家和政府都從數(shù)字主權的角度投資RISC-V。前面我們提到了人工智能，人工智能在我們的生活中正變得至關重要，各國都在為數(shù)字主權進行投資，以確保在能力、專業(yè)知識以及知識產權方面建立起開發(fā)本國人工智能解決方案的能力。
我們在全球都看到了這種勢頭。歐盟正在資助合作項目，開發(fā)基于RISC-V的軟件定義汽車。中國有廣為人知 “一生一芯 ”計劃，由北京開源芯片研究院和中科院牽頭。他們有數(shù)以千計的學生基于RISC-V設計芯片，其中有十多個已經成型并投入使用。幾個月前，巴西加入了 RISC-V 國際組織，成為其成員，因為他們希望在巴西發(fā)展和加速基于RISC-V的項目。當然，加州大學伯克利分校也繼續(xù)在學術研究方面發(fā)揮作用。世界各地的大學、政府和跨國公司正在掌握自己的命運，投資RISC-V以解決本地問題，同時在全球范圍內參與RISC-V生態(tài)系統(tǒng)。
提問：你的意思是RISC-V成功的兩條道路是：首先，向開發(fā)人員提供硬件，讓他們學習 RISC-V，這將幫助他們成為熟練的工程師，最終可能在開發(fā)RISC-V軟件和硬件的公司工作。第二條路徑就是親自推動這一進程，對嗎？
Andrea: 是的，包括學生、學術界、初創(chuàng)企業(yè)、跨國公司和國家。
提問：您認為RISC-V在未來10年的發(fā)展前景如何？
Andrea：回顧過去，RISC-V從加州大學伯克利分校的一個學術項目發(fā)展到今天的規(guī)模，這是一段不可思議的歷程。2023年生態(tài)系統(tǒng)的整體業(yè)務量比2022年增長了2.5倍。據(jù)SHD Group預測，到2030年，RISC-V將在消費、計算機、汽車到數(shù)據(jù)中心和工業(yè)等垂直行業(yè)占據(jù)市場約30%的市場份額，每年基于RISC-V的SoC出貨量將超過 200 億顆。我們不再計算內核，而是計算芯片，每個芯片包括很多很多內核。10年后，我希望看到 RISC-V 成為每個新產品設計的首選ISA。
本文由雷峰網(公眾號：雷峰網)編譯自：Interview with RISC-V International: High-Performance Chips, AI, Ecosystem Fragmentation, and The Future | TechPowerUp
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