RISC-V向高性能计算（HPC）领域进军

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）此前，赛昉科技成都研发中心总经理孙勇在全球半导体产业(重庆)博览会上表示，RISC-V在IoT市场应用普遍，如今正逐步向移动设备、HPC、服务器等高性能计算领域渗透。
 
确实，目前RISC-V在嵌入式应用场景下发展势头不错，在消费电子设备、工业嵌入式、可穿戴设备和无线连接等方面都打开了应用市场。很显然RISC-V并不满足于现状，也不能满足于现状，进入高性能计算领域是一个必然的选择。
 
首先看SiFive和赛昉科技在这方面的推动。其中，SiFive有一个专门的产品系列叫Performance，该系列内核目前有三款产品，分别是最高性能四发指令、乱序执行的P650 RISC-V 应用处理器，高性能应用处理器P550以及高效性能矢量应用核心P270。
 
我们主要看一下P650，其是SiFive最新一代高性能内核，也是目前最高性能的商业许可 RISC-V 处理器内核，最多可配备16个内核。P650是在P550的基础上进一步优化的，原P550 采用13级流水线、三发射、乱序执行的微架构，每个核心拥有自己的32KB一级指令缓存、32KB一级数据缓存、二级缓存，单个丛簇最多4核心，共享4MB三级缓存，支持Linux以及完整的RISC-V矢量扩展v1.0rc。P650为了提升IPC性能，采用了四发指令。相较而言，P650比P550整体性能提高了50%，其中IPC性能提升了40%。
 
和Arm公司的Arm Cortex-A77相比，P650有明显的单位面积性能优势。
 
再看赛昉科技，该公司的前身就是SiFive中国公司。该公司也有一颗超高性能RISC IP——昉·天枢。介绍资料显示，昉•天枢是一款超高性能的 RISC-V CPU IP，采用 12 级流水线，具备乱序执行设计，支持最丰富的标准 RISC-V RV64GCBVHN 指令集，支持最新的 B (位操作)，V (Vector) 以及 H (Hypervisor)扩展，支持缓存一致性的1-4个多核配置，支持虚拟化，适用于广泛的高性能计算应用场景。
 
在具体的产品运算性能上，昉•天枢采用台积电12nm打造，具有低功耗和高性能属性，工作频率最高可达2GHz@TSMC 12nm，SPECint2006 8.9/GHz，Dhrystone 6.6 DMIPS/MHz、CoreMark7.6/MHz。
 
当然，有了核心还要有应用才行。赛昉科技自己即将推出一款高性能RISC-V芯片——昉·惊鸿7110。
 
昉·惊鸿7110是一款高性能RISC-V SoC，属于昉·惊鸿7100的升级版本，具有高性能、低功耗和高安全性的特点，可应用于智能视觉处理方面。根据官网信息，昉·惊鸿7110基于64位高性能RISC-V四核U74处理器打造，工作频率可达1.5Ghz，拥有2MB二级缓存。这颗芯片拥有强大的图像视频处理系统，包括IMG GPU、赛昉ISP、H264/H265S视频编解码和显示引擎。并且，昉·惊鸿7110还提供了 PCIe 2.0、eMMC5.0、HDMI 2.0、 MIPI、USB2.0/3.0、1000M / 100M / 10M GMAC 等外设接口。
 
孙勇指出，昉·惊鸿7110将在第三季度量产。
 
下面看两个SiFive核心的应用案例。首先是基于SiFive的 Freedom U740，来自博洛尼亚大学和CINECA（意大利最大的超算中心）的研究团队打造过一款 RISC-V超级计算机，命名为“Monte Cimone”。在硬件配置上，Monte Cimone配备四台双板服务器，每块板上采用一颗Freedom U740，总共有8个节点，有32个RISC-V内核。通过基准测试，Monte Cimone每个节点在HPL中产生持续1.86 GFLOPS的性能，总计算能力为14.88 GFLOPS。
 
第二个案例是关于英特尔的。根据相关报道，英特尔将采用SiFive的P550高性能内核打造未来的 7nm Horse Creek 平台。目前，虽然没有Horse Creek 平台的更多细节，不过无论是作为主处理器，还是作为协处理器，RISC-V都将能够在这个高性能计算平台上施展技术优势。
 
同时，欧洲处理器计划 (EPI) 首个处理器三年计划便是将ARM和RISC-V的组合芯片用于高性能计算——旨在到2022年，在台积电的6nm工艺上生产使用ARM Zues和RISC-V内核生产代号为Rhea的多核设备。行业人士认为，Rhea 通用处理器展示了高性能计算从ARM架构向RISC-V架构的转变。
 
此外，在此前的香山论芯第一期论坛上，中国科学院计算技术研究所副所长、研究员包云刚也表示，香山处理器会坚持走基于RISC-V架构开发高性能处理器的路线，“RISC-V不仅是应对AIoT，在高端的数据中心领域也是有发展潜力的。”同时，他也提到，目前除了SiFive和赛昉科技，有一批初创企业都在专注于将RISC-V带入到数据中心等高性能计算场景下。
 
平头哥半导体有限公司副总裁孟建熠在香山论芯第一期论坛上也讲到，后续玄铁处理器的方向是走向高性能。
 
综上所述，未来几年RISC-V的重心将从嵌入式场景一点点走向高性能计算，站在更高的技术舞台和ARM架构、x86架构竞争。RISC-V International首席执行官Calista Redmond也表示，“RISC-V增长有很多不同的方面——我们正试图从高性能计算、企业和云处理中借鉴能力，从中寻找新的竞争优势。”