突破ARM与x86重围,RISC-V所面临的挑战与机遇

周凯扬 发表于 2020-12-30 09:37:49 收藏 已收藏
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突破ARM与x86重围,RISC-V所面临的挑战与机遇

周凯扬 发表于 2020-12-30 09:37:49

  电子发烧友网报道(文/周凯扬)对于整个电子行业来说,一个新架构的出现往往需要突破很多障碍才能在市场上留存下来,但要想主导一方市场,面临的挑战就更加苛刻。RISC-V作为近年来才开始兴起的架构,同样需要打通硬件、软件和生态等多层桎梏,才能在x86和ARM主导的市场下撕开一道口子。

  比如软件生态,苹果在近日发布了搭载ARM处理器M1的笔记本产品,但早在苹果之前,微软已经推出了不少基于ARM处理器的笔记本了,也与高通共同打造了Windows on ARM。然而其软件生态依然乏善可陈,原生ARM的桌面端软件稀缺,x86软件的兼容性也一般。

  反观苹果在发布M1 Macbook后,转瞬之间各大科技巨头纷纷开展了适配工作,不少软件也可以通过Rosetta 2转译兼容。谷歌和Adobe等厂商即刻推出了适配的软件,哪怕是微软自己也在第一时间推出了Office和VS Code的M1版本,这就是苹果在MacOS软件生态上积累的号召力。 那么RISC-V作为一个开源架构,究竟能否突破重围,走上ARM的辉煌之路,动摇x86这等主流架构的地位呢?

  消费应用的突破契机

  在目前的RISC-V生态中,我们见得最多的无非是IoT项目,从不少预测来看,未来增长最快的也主要出现在工业和计算领域,但面对ARM和x86占山为王的消费端市场,RISC-V又有哪些突破点呢? 在采访了赛昉科技的首席技术官余红斌,科技产品营销副总监林宗民以及资深现场应用经理胡进后,他们对RISC-V在消费端的机遇发表了见解。

  赛昉科技认为,消费应用领域反而能最大程度发挥RISC-V本身指令集架构精简的特性,因此技术上不存在瓶颈,可以切合特定应用场景的需要。而且RISC-V预留的自定义指令空间,将使得用户可以轻易扩展专属指令,开发出高能效比的产品。

  与此同时,AIoT的技术已经在消费电子领域得到了广泛应用,而随着RISC-V矢量标准的提出,未来将涌现更多音视频处理、人工智能、深度学习等RISC-V消费电子应用案例。而相继推出的RISC-V的安全解决方案,也将助力消费应用的SoC导入RISC-V。

  高性能应用上的优势与挑战

  而在高性能应用上,我们很少见到RISC-V的身影。但无论是ARM还是RISC-V,对这个市场其实都已经觊觎已久。那么RISC-V要想从x86虎口夺食,面临着哪些挑战,又具备哪些优势呢? 赛昉科技认为RISC-V具有后发优势,因为这一架构在开发之初就试图避免x86与ARM的缺陷,所以从技术角度上来看,相似的布局下,RISC-V的设计更加合理。

  比如矢量扩展指令,RISC-V的RVV扩展指令就优于ARM的NEON和SVE设计。而RISC-V的硬件虚拟化标准,同样规避了其他架构缺陷与不足,而矢量扩展指令和硬件虚拟化恰巧是服务器与数据中心的基础。RISC-V的另一大优势即开放开源,这对于追求自主化和可定制化的客户来说具有很大的吸引力。

  然而,这并非意味着RISC-V未来在高性能应用上的道路已经一帆风顺,到目前为止,RISC-V还有相当多的扩展指令处于开发阶段,相关的标准也需要持续的优化和迭代。因此对于部分特定应用来说,软件和生态支持还没有到位,这一进程的加速仍需花费一定的时间和耐心。

  生态过于零散?

  随着RISC-V的生态在不断壮大,不少厂商都推出了自己的RISC-V IP核,也有不少人开始担心当前的生态是否过于零散,未来的设计和应用会不会都处于孤立的状态? 赛昉科技指出,尽管RISC-V生态尚处于蓬勃发展的初期阶段,生态并非完全齐备,但生态零散的情况是不会出现的。

  只要产品设计上仍遵循标准化的RISC-V规格进行应用开发,生态衔接上就不会出现问题。而且支持RISC-V的开源和商用开发工具都已经相对成熟,未来也会涌现更多新应用。而对于部分孤立的情况,赛昉科技认为Deep Embedded这类应用除了基础工具链外,对生态的依赖性不强,而RISC-V针对不同领域和技术规格标准的推出和更新迭代,这就是一个循序渐进的积累过程,所以这种孤立现象只是短期存在的。

  澎峰科技生态顾问王军辉以ARM的生态发展之路作为范例,他提到ARM的生态发展其实也与开源紧密联系。过去ARM同样拥有碎片化的生态,三星也好,TI也好,其实都在各自维护自己的底层代码。于是ARM与几大科技巨头成立了一个非营利性公司Linaro,致力于Linux开源系统技术服务,为各大厂商提供一个共享的平台。

  开源软硬件生态的构建

  那么对RISC-V这样一个开源架构来说,面向与应用开发者的开源软硬件生态又要如何发展呢? 澎峰科技生态发展顾问王军辉针对这一点提到了ARM体系的Linaro和96Boards的发展历程,以及开发者社区较为流行的树莓派,这些开源硬件对ARM的全球应用开发者生态建设和影响力发挥了巨大的作用。

  RISC-V也亟需这样一个开源生态,于是澎峰科技发起了RVBoards开源组织,并得到了CRVA和CRVIC联盟的支持,旨在构建一个“RISC-V+AI”的开发者生态,提供一致的软硬件开发环境。通过RVBoards来赋能开发者、科研院所和行业,促进相关的人才培养。RVBoards开源技术组织提出了RISC-V开源软件生态建设的三大计划。

  RVOpenSourcePlan:主要是推动RISC-V SoC基础软件能力建设和开源生态建设,扎实做好软件生态的基建工作,实现充分发挥RISC-V硬件算力和将浩如烟海的OpenSource迁移到RISC-V生态中来。 RVBoardsPlan:围绕RVBoards板级开源硬件标准,构建芯片和硬件合作伙伴生态。

  目的是让开发者可以平滑地从ARM、X86转移到RISC-V生态进行研发和创新。 RVFuturePlan:结合AI、5G、新能源技术的发展机遇,与行业领袖、开源组织、知名开发者论坛进行密切合作,共同推动RISC-V产业链的发展,实现中国创新,服务全世界开发者的愿景。

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Perf-V开发板 / RVBoards   目前澎峰科技已经完成了平头哥的无剑100在RVBoards开源FPGA硬件Perf-V0系列上成功部署,搭载基于RISC-V架构的玄铁902处理器,并提供多种IP及驱动,方便用户快速实现集成和验证;支持玄铁910等同规格的RISC-V IP的Perf-V1正在紧锣密鼓地研发中。并即将在2021年Q1陆续发布多款面向IoT应用的Perf-A系列开源硬件,主要为物联网端侧智能打造典型RISCV32+AI的开源硬件平台和典型应用。  

RISC-V生态的推广

既然谈到了RISC-V生态,我们自然也逃不掉生态推广这一话题。健全的生态推广是任何一个架构不断发展的动力所在。   赛昉科技已在今年正式加入了RISC-V国际协会并成为高级会员,因此在未来RISC-V的战略规划和行业标准与技术路线制定上,也会与其他成员同心僇力。此外,赛昉科技今年在生态推广上同样实现了三大成功。

       今年年初,赛昉科技推出了“满天芯”计划,让开发AIoT/MCU的客户零门槛享受到已经通过硅验证的RISC-V IP,也是赛昉自主产权的商用RISC-V处理器IP S2。赛昉科技透露,在短短半年时间内,已有20多家客户享受到了这一福利。   赛昉科技还在今年秋季推出了全球首款高性能的RISC-V人工智能视觉处理平台惊鸿7100,并于年末的中国集成电路设计业2020年会上发布了全球性能最高的RISC-V处理器内核天枢系列。  

 

天枢系列处理器特性 / 赛昉科技   天枢系列处理器在台积电的7nm工艺下实现了3.5GHz的高频率,SPECint2006 数值为31.2 @ 3.5GHz,Dhrystone 达到5.6 DMIPS/MHz。这一处理器内核还支持最新的RVV 1.0扩展指令和硬件虚拟化,专门面向AI、5G、工业物联网和大数据中心等高性能应用领域。  

小结

开源可扩展的RISC-V已经吸引了不少科技巨头的注意,也在不同的应用领域生根发芽。比如西部数据、希捷和Marvell等存储厂商已经计划在未来的存储控制器上大量应用RISC-V。ARM能够拥有今天的地位,也经历了很长一段时间的积累。尽管x86和ARM是RISC-V的竞争对手,但这两者在许多开源与商用技术上的沉淀也是可以为RISC-V所用的。若是能维持这样的发展势头,RISC-V也势必成为未来的主流架构之一。  

 

责任编辑:xj

原文标题:突破ARM与x86重围,RISC-V后发制人面临的挑战与机遇

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