近日計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)方面的高級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議ISCA2020公布了論文入選結(jié)果（iscaconf.org/isca2020），阿里平頭哥半導(dǎo)體公司有三篇論文入選開放以來，創(chuàng)下國(guó)內(nèi)芯片公司的記錄占。

其中有關(guān)玄鐵910處理器的論文，更是意義重大提供了有力支撐，這不但標(biāo)志著我國(guó)芯片公司將通過RISC-V突破指令集方面的知識(shí)產(chǎn)權(quán)堡壘激發創作，更是我國(guó)完全自主的學(xué)術(shù)成果首次入選ISCA。此前在ISCA這樣的芯片行業(yè)頂會(huì)上進一步意見，我國(guó)企業(yè)的論文甚至都還沒有以第一作者身份入選的記錄增幅最大。

在另外兩篇論文中，平頭哥分別與谷歌生產能力、微軟等IT巨頭合作提出了一種可解決存儲(chǔ)墻問題的“基于近存儲(chǔ)體架構(gòu)的可編程硬件和軟件架構(gòu)”以及提出目前業(yè)界主流的硬件性能測(cè)試平臺(tái)MLPerf推理基準(zhǔn)標準。

初識(shí)頂會(huì)ISCA

ISCA（InternationalSymposiumonComputerArchitecture）是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域很權(quán)威的會(huì)議之一，其中芯片領(lǐng)域一直是ISCA的強(qiáng)項(xiàng)堅持好，會(huì)議論文入選的門檻極高即將展開，評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)也很嚴(yán)，比如今年共有421篇論文投稿特性，很終僅有77篇入選傳承，接收率還不到五分之一。但這樣嚴(yán)格的入選標(biāo)準(zhǔn)建言直達，也造就了ISCA的高級(jí)水準(zhǔn)多種，大會(huì)論文往往成為行業(yè)發(fā)展的重要風(fēng)向標(biāo)，包括谷歌充分發揮、英特爾發展成就、英偉達(dá)、AMD等企業(yè)在ISCA上發(fā)表的多項(xiàng)研究成果均已成為芯片行業(yè)的標(biāo)竿重要方式，ISCA入選論文的數(shù)量成為衡量企業(yè)芯片在處理器架構(gòu)上研發(fā)實(shí)力的重要指標(biāo)開展面對面。

RISC-V：我國(guó)芯片指令集的逃生抓手

筆者一直十分關(guān)注國(guó)內(nèi)芯片領(lǐng)域發(fā)展，而在我國(guó)自主芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的道路上非常重要，除了要邁過光刻設(shè)備這道檻自動化，芯片指令集的問題也亟待解決。

通俗的講芯片指令集發揮重要帶動作用，有點(diǎn)類似于各編程語言的語法規(guī)則意向，比如Java與C語言在語法上就是完全不同的類型，而在指令集方面文化價值，歷來都有CISC與RISC兩種風(fēng)格的角力形式，其中CISC是指計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)比較豐富置之不顧，有專用指令來完成特定的功能。因此數字化，處理尤其任務(wù)效率較高方便。而RISC則是精簡(jiǎn)指令集，主要盡力提高那些常用指令的運(yùn)行效率各領域，對(duì)不常用的功能應用領域，通過組合指令來完成。CISC與RISC各有優(yōu)劣進行培訓，沒有哪種風(fēng)格能一統(tǒng)江湖發展機遇。

不過IT其它領(lǐng)域的開放風(fēng)格不同，在芯片方面法治力量，應(yīng)用范圍很廣的X86基本不對(duì)外授權(quán)全技術方案，而ARM不僅授費(fèi)用超高，而且還經(jīng)常爆出斷供的消息共享。比如去年就有傳言稱英國(guó)的Acorn有限公司不會(huì)對(duì)華為等國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行Armv9的授權(quán)信息化，雖然后來ARM公司官宣稱會(huì)繼續(xù)保持與華為的合作，不過這樣的風(fēng)險(xiǎn)與不確定性生動，也著實(shí)讓我們對(duì)國(guó)內(nèi)的芯片企業(yè)捏一把汗新型儲能。

而RISC-V恰恰就是一個(gè)完全開源的指令集，而且很 關(guān)鍵的是其使用非常寬松的BSD協(xié)議新品技，使用者完全自由免費(fèi)使用範圍，同時(shí)也容許添加自有指令集拓展而不必開放源代碼，以實(shí)現(xiàn)差異化發(fā)展好宣講。

RISC-V是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算(RISC)原理建立的開放指令集架構(gòu)（ISA），其中V代表羅馬數(shù)字5領先水平，表示為第五代RISC指令集。而每一代RISC處理器其實(shí)都是由DavidA.Patterson教授在加州大學(xué)伯克利分校實(shí)驗(yàn)室完成的。RISC-V基金會(huì)于2020年發(fā)起并成立戰略布局，至今已有150多個(gè)企業(yè)或單位加入事關全面，包括谷歌、阿里更為一致、華為等形式、英偉達(dá)、高通研究與應用、麻省理工學(xué)院飛躍、普林頓大學(xué)、中科院計(jì)算所等全面協議。近日該基金會(huì)的發(fā)言人MarkSinclair正式確認(rèn)重要部署，RISC-V基金會(huì)已經(jīng)完成在瑞士的注冊(cè)具體而言，目前正在考慮將基金會(huì)遷至中立國(guó)瑞士，以確保美國(guó)之外的大學(xué)智慧與合力、政府及公司可不受政治影響使用開源的RISC-V喜愛。可以說RISC-V是我們芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展突破的絕佳途徑開放要求。

從技術(shù)角度來看RISC-V的主要特點(diǎn)如下：

架構(gòu)簡(jiǎn)單：RISC-V架構(gòu)秉承RISC簡(jiǎn)潔至上的設(shè)計(jì)理念向好態勢。記得十幾年前筆者還在嵌入式領(lǐng)域工作，彼時(shí)基于ARM9的24x0系列芯片剛剛問世服務機製，但是其手冊(cè)之龐大復(fù)雜貢獻力量，學(xué)習(xí)曲線之陡峭，令人至今不堪回首薄弱點。

像ARM架構(gòu)的商用芯片覆蓋範圍，需要保持架構(gòu)的向前兼容，只能保留許多不常用的指令積極性，導(dǎo)致指令集整體冗余嚴(yán)重奮勇向前，可以說ARM已經(jīng)漸漸變成穿著RISC馬甲的CISC處理器了。不過在這方面RISC-V完全沒有歷史包袱實施體系，其基礎(chǔ)指令集則只有40多條組建，加上其他的模塊化擴(kuò)展指令也不到100條，官方文檔僅有100多頁(yè)效果較好。

易于移植：現(xiàn)代操作系統(tǒng)都做了特權(quán)級(jí)指令和用戶級(jí)指令的分離重要的意義，特權(quán)指令只能在操作系統(tǒng)調(diào)用，而用戶級(jí)指令才能在用戶模式調(diào)用等多個領域，保障操作系統(tǒng)的穩(wěn)定再獲。RISC-V提供了特權(quán)級(jí)指令和用戶級(jí)指令，同時(shí)提供了具體的RISC-V特權(quán)級(jí)指令規(guī)范和RISC-V用戶級(jí)指令規(guī)范的信息應用擴展，使開發(fā)者能非常方便的移植Linux和Unix系統(tǒng)到RISC-V平臺(tái)體驗區。

模塊化設(shè)計(jì)：RISC-V能夠支持以模塊化的方式組織芯片，用戶能夠靈活選擇不同的模塊組合發揮效力，來實(shí)現(xiàn)自己定制化設(shè)備的需要新格局，比如針對(duì)于小面積低功耗嵌入式場(chǎng)景，用戶可以選擇RV32IC組合的指令集安全鏈，僅使用MachineMode（機(jī)器模式）顯示；而高性能應(yīng)用操作系統(tǒng)場(chǎng)景則可以選擇譬如RV32IMFDC的指令集，使用MachineMode（機(jī)器模式）與UserMode（用戶模式）兩種模式真正做到。

當(dāng)然RISC-V劣勢(shì)也很明顯科普活動，比如RISC-V雖有完善且開源的編譯器、開發(fā)工具和IDE強化意識，但是和ARM的商用編譯器和IDE相比充足，還不夠完善進展情況。而且RISC-V的歷史太短，整個(gè)行業(yè)對(duì)于RISC-V芯片的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)其實(shí)都還比較欠缺綠色化發展。

玄鐵910：地表超強(qiáng)的RISC-V芯片

阿里的平頭哥在芯片領(lǐng)域取得的進(jìn)展總能給我們帶來驚喜至關重要，比如2021年烏鎮(zhèn)大會(huì)上臺(tái)無劍100芯片平臺(tái)就重磅開源；其AI芯片含光800的算力相當(dāng)于10顆GPU用上了，推理性能達(dá)到78563IPS提升行動，能效比500IPS/W，相比傳統(tǒng)GPU算力關註，性價(jià)比提升100%研究進展。而基于RISC-V的玄鐵910處理器，擁有16個(gè)核心連日來，12nm制程快速融入，主頻2.5GHZ，并且業(yè)界率先將多發(fā)射亂序內(nèi)存訪問技術(shù)引入RISC-V系統，性能也隨之大幅提升40%增強。

而本次入選ISCA的論文，全面闡述了玄鐵910的設(shè)計(jì)方法交流等。玄鐵910為平頭哥首款產(chǎn)品更加廣闊，它是目前業(yè)界性能很強(qiáng)的RISC-V處理器。論文論述了玄鐵910將多發(fā)射亂序內(nèi)存訪問以及自適應(yīng)混合分支處理提高、多通道可以使用、多模式數(shù)據(jù)預(yù)取等技術(shù)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)詫嵒A？梢哉f玄鐵910完全突破了之前RISC-V的性能極限稍有不慎，可以滿足人工智能、網(wǎng)絡(luò)通訊等地、自動(dòng)駕駛等高性能場(chǎng)景的需求最為顯著。

國(guó)產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)迎來春天

大國(guó)之間的較量本質(zhì)上是科技的較量，知識(shí)產(chǎn)權(quán)的較量物聯與互聯，而我們的高科技產(chǎn)業(yè)想要自主發(fā)展穩定，避免西方國(guó)家卡住脖子改造層面，就必須要找到突破點(diǎn)供給，而玄鐵910恰恰就是我們彎道超車的標(biāo)竿。正如我們前文所說ISCA大會(huì)中的入選論文經驗分享，往往行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)解決方案，阿里平頭哥本次三篇入選論文，標(biāo)志著其在芯片上的創(chuàng)新能力達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先的水平有力扭轉，相信我們的芯片產(chǎn)業(yè)即將迎來春天上高質量。