英特尔将首发RISC-V CPU！中国同时全速推进RISC-V开源生态
本帖最后由 草帽王子 于 2021-6-24 11:06 编辑英特尔将首发RISC-V CPU！中国同时全速推进RISC-V开源生态，与AIoT时代共振！
昨日（2021年6月23日），据最新消息，英特尔计划首发的7nm CPU将基于与SiFive合作的Horse Creek平台，上市时间可能提前到2022年下半年。英特尔官方资料显示，全新的Horse Creek平台将基于SiFive高性能核心Performance P550，也就是采用RISC-V架构，并将采用自家7nm工艺。这一消息的发布，更加体现出英特尔对RISC-V的绝对看好。
在这个消息发布的前一天，笔者在RISC-V中国峰会期间采访了中国RISC-V产业的三位大咖。实际上，中国RISC-V产业生态的建设已经有了非常清晰的路径，他们也给出了非常睿智的见解。
中国工程院倪光南院士在本届峰会的主题演讲上表示，RISC-V有机会成为与X86、Arm并驾齐驱的三大主流CPU架构。
他表示，中国是世界开源的大国，十四五计划和远景规划已经列入开源事顶，指出支持开源技术，开源社区的发展，完善开源知识产权，鼓励企业开放源代码，推动芯片设计和应用。可以说，开源的作用在国家层面受到非常高的重视。中国正从开源大国走向开源强国。其中RISC-V是很重要的组成部分。
在峰会现场，我们也看到来自IP、芯片、科研机构、高校、平台等RISC-V领域的各环节厂商将利用为期5天的会议充分交流技术和市场。
此次峰会期间，RISC-V中国峰会的大会主席、RISC-V国际基金会董事会成员、中科院计算所副所长包云岗、中国科学院软件研究所副总工程师武延军、上海科技大学信息学院助理院长周平强接受了包括电子发烧友网在内的少数媒体的采访。
RISC-V在中国的发展比预料中的更快，从用于物联网的中低性能RISC-V处理器，已经走向基于RISC-V架构的开源高性能处理器；软件生态持续推进，产学研结合日益活跃，开源生态更加庞大。
一、英特尔收购SiFive利大于弊
上周传出英特尔拟20亿美元收购RISC-V IP厂商SiFive的消息，这也成为RISC-V行业热议的话题。在采访现场，受访嘉宾也毫不讳言，给出了自己的精彩见解。这一收购事件还要从正反两方面来看，不过嘉宾们也一致认为若收购成功，将产生利大于弊的影响。
武延军分析，此次收购体现出英特尔的战略布局，希望通过SiFive在物联网、移动终端等领域打开局面。同样，ARM架构处理器正在进军服务器市场，国内有鲲鹏、飞腾等为代表，以及苹果M1芯片在PC端也体现了非常好的性能。显然，英特尔希望扭转ARM在移动端占主导并向服务器和PC不断渗透的形势；
二来，英特尔希望在新的生态当中抢占一席之地。RISC-V作为一个新的指令集生态，英特尔可以进行前瞻性的布局。
三是，英伟达正在收购ARM。未来，英伟达跟英特尔的竞争将变成整个生态的竞争。英伟达从GPU切到CPU，而英特尔可能也希望从通用处理器切换到一些domain specific（领域业务专用）的领域里面。目前看可能RISC-V是一个比较好的选择，因为它从架构、技术上来讲，具有模块化和可扩展性，对于定制专用处理器来说是非常便捷的途径。
当然，对于英特尔收购SiFive，业界出现了一些担心，例如SiFive一直对RISC-V社区做出比较大的贡献，在收购后是否会失去它原有的社区贡献度，甚至在一些核心的领域，把英特尔原有的一些专利、壁垒引入到RISC-V里面？
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武延军表示，业内的确会有所担心，但更应该积极地看待这笔收购，如今英特尔这样的巨头对RISC-V进行投入，就是表明了产业界对于RISC-V的认可。它将极大增强从事RISC-V产业的大小机构的信心。若英特尔收购之后，更可能投入非常大的力量加入到RISC-V研发，就像当年英特尔投入力量参与Linux的研发。2000年左右英特尔开始大力投入推动Linux内核+社区的发展，回顾过去的十多年，英特尔一直是Linux最大的贡献者。如果它继续以当年对待Linux的方式投入RISC-V，对于RISC-V是一个巨大的利好。它甚至可以把原来在英特尔处理器上面的一些设计经验用到RISC-V，从而加速RISC-V的成熟度。
包云岗认为，英特尔收购SiFive尽管没有实锤，但是释放的这个信号，对RISC-V整个生态是有帮助的，是一个利好消息。
RISC-V要打开市场，尤其在移动、IoT领域的机会很大程度还是要看中国。那么，英特尔怎么将RISC-V更好的融入到中国的发展战略当中来。这是RISC-V技术与市场结合的一个很重要的思路。我们可以将国外巨头对RISC-V的投入，国际上比较好的资源，通过充分的合作来共同促进RISC-V在中国市场的发展，这是双赢的。
二、类比Intel+Windows、Arm+安卓，那么RISC-V需要怎样的操作系统？
软硬件结合是一个生态的必然，RISC-V时代又将有怎样的操作系统与之匹配？武延军认为，在PC的“Wintel”时代和移动智能的“双A”时代都是指的通用处理器和通用的操作系统的生态，同时在这两个时代其实已经存在着很多专用处理器和专用的操作系统。
武延军提出，在RISC-V时代很有可能会出现一种“Wintels”。后面加个“s”的意思是，我们可能会有一套通用的操作系统、然后搭配各种各样的处理器。这是由RISC-V指令集的特性决定的。RISC-V核心的理念是基于“基础指令集+扩展指令集”这种模式。那就意味着，在“扩展指令集”的层面可能会诞生各种各样不同领域的处理器，这种处理器如果我们每个处理器都去配一套不同的系统软件或者操作系统，维护起来的代价是非常高的。所以“Wintels”，就是指我们最好能够有一套统一的系统软件，而且这套系统软件最好是开源的，例如基于Linux的操作系统去适配不同的RISC-V处理器。
总之，基于RISC-V指令集呈现的多样化硬件生态，最后会有一套标准的、世界公认的软件基础设施，包括操作系统、编译器、基础库等等。这样开发人员只需要在这一套的标准操作系统和SDK下面做开发，这是未来RISC-V一种比较健康的生态模式。
有趣的是，本届峰会的圆桌论坛也有一个关于RISC-V操作系统的讨论，现场关于AIoT时代你最看好哪个操作系统的发展前景的调查时，投票结果显示，在6个选项当中，大家最看好的前三依次是鸿蒙，占比超过55%，谷歌Fuchsia OS，占比15%，RT-Thread排第三，占比12%。其他的还有FreeRTOS，占比10%，阿里OS占2%，以及其他。这说明在参与者眼中，鸿蒙成为了最被看好的操作系统。
三、RISC-V出现开源高性能处理器
RISC-V并不只面向物联网，它在高性能处理器方面持续突破。武延军表示，最早大家熟悉RISC-V用于MCU领域，最近一年多以来，赛昉、芯来、全志等都推出能够运行Linux系统的处理器平台，这对软件生态的发展至关重要，它能够不断地证明RISC-V能力的上限。中科院软件所的PLCT团队，也在软件生态方面与产业内的平头哥、全志、中科院计算所的香山处理器展开密切的合作。
在此次峰会上，包云岗老师正式发布开源高性能RISC-V处理器“香山”。它是由中科院计算所牵头，多家企业联合开发的开源处理器核，源代码和所有设计文档全部开源。香山共有两版架构，第一版雁栖湖在去年6月建立了代码仓库，并于今年四月完成了RTL工作。雁栖湖架构采用台积电的28nm工艺，频率可达1.3GHz，SPEC CPU2006可达7分/GHz左右。基于第一版雁栖湖的芯片将在7月中旬流片。该内核未来对标的是ARM Cortex-A76的性能水平。
第二版南湖架构采用中芯国际的14nm工艺，目标是频率预计可以达到2GHz，SPEC CPU2006可达10分/GHz。南湖将支持位操作（bitmanip）指令集扩展，新前端设计，分支预测与与取指解耦的架构，以及更好的调度、支持指令融合等后端优化，还将支持L2 Cache，实现更高的频率、吞吐量、更低的延迟，以及使用双核版本流片、双通道DDR，支持更多外设。
中科院计算所选用了Chisel作为硬件设计语言，据包云岗介绍，与Verilog相比，Chisel将代码量减少了到了五分之一。不仅如此，在开发工具上，中科院计算所也已经完成了NEMU解释器、Agent Faker测试框架与Difftest验证框架等一系列工作。
在高性能处理器方面，去年底赛昉科技发布了基于RISC-V的全球领先的高性能处理器内核——天枢系列处理器。该处理器基于64位的RISC-V指令集架构，在台积电7nm工艺下其主频达到3.5GHz。更早前，平头哥推出玄铁910 RISC-V IP Core，单核性能达到7.1 Coremark/MHz，主频达到2.5GHz。平头哥当时宣布了“普惠芯片”计划，将全面开放玄铁910 IP Core，全球开发者可以免费下载该处理器的FPGA代码，快速开展芯片原型设计和架构创新等。
这些高性能处理器核的推出，将拓展RISC-V行业应用，加速RISC-V产业生态的扩张。
四、开源不等于免费，重视知识产权建设
正如倪光南院士提到的，从整体看新一代信息技术中开源比重较大，在AI、物联网、云计算等领域开源软件在全部软件中的贡献率占80%。而ICT企业硬件和软件人员的比率约为8比2。由此估算，开源对ICT企业的贡献率可达60%。谁拥抱开源，谁就拥抱信息技术的未来。
RISC-V作为开源指令集以及对应开源处理器CPU的生态，知识产权是核心要素。包云岗分析，今天的Linux如此蓬勃强大，一个重要因素是在它的早期，约15年前成立了一个叫“OIN”的组织。Open innovation network（OIN）是一个非盈利机构，它主要的工作是将与操作系统相关的专利汇总到“专利池”里面，在这个组织当中的上千个成员之间都不会在Linux的使用上面去起诉各方，相当于形成了一个联合保护机制、共同保护Linux的成长。
因此，包云岗建议RISC-V的发展可以借鉴“OIN”模式，共同构建一个共享的“专利池”。利用专利池的保护机制保护各方的知识产权。类似于国内在音视频编解码领域的AVS专利共享池，还有全球范围内AOT也有专利共享池。
武延军认为，在一个生态里面，如果过度保护会阻碍创新，不保护的话又没法鼓励创新。在软件领域，过去采用的OIN模式实际上有效解决了这样的问题。在RISC-V开源指令集、开源硬件进来以后，软硬件要共同面对知识产权的一些新问题。
他认为，当前最核心的是，我们需要认可开源贡献的价值，开源的核心free是“自由”而不是“免费”，在开源软件里同样可以做到拥有核心竞争力，同样可以通过提供专业支持服务获取商业化收益，而用户也要培养“付费”的意识，这样才能激发在开源里做贡献的人做更多、更好的贡献。
RISC-V的软硬件开源生态越来越好，武延军提到两个关键之处，一是，我们要提供更好的开源IP。例如包云岗老师团队推出的香山高性能处理器核，其可靠性、生产工艺环节不断成熟，将大大降低处理器的研发成本。
二是，在基础软件，特别是编译器、操作系统环节，能够对不同的RISC-V处理器提供很多通用、有效的解决方案。
理想情况是：90%的基础软硬件工作已经准备好，厂商只需要做剩下的10%的工作就可以形成它自己独特的产品。如果这一目标达到的话，RISC-V生态会迅速的成长起来。生态一旦正向循环，就会有更多人参与进来，形成更多的解决方案，这个生态将快速地发展下去。
五、RISC-V已进入高校教学、产学研共建
高校是人才培养、RISC-V推广的重要平台，推动原始培育、激发更多创新。上海科技大学信息学院助理院长周平强表示，RISC-V已经做为课程嵌入到学校的教学内容当中。学生作为最早的一批培育者、用户，能够在不断的试用中给予更多的反馈，参与到生态建设。学生的课程作业设计还与企业合作进行，共同完成教学内容，保持专家、学生、企业的同步和及时性。
他还强调，高校与高校之间，高校与企业之间都在建立一定的推广与合作机制。举例来说，芯来科技CEO胡振波写的一本关于蜂鸟处理器的书，在国内高校受到广泛关注，而这本书也被上海科技大学纳入教学。
在2012年上海科技大学与伯克利大学电子信息工程学院签订了合作协议，协议包括师资培训、课程引进、科研合作等等。RISC-V最早诞生于加州伯克利大学。上海科技大学的计算机体系结构课程有两本教材正是从伯克利引进，基于RISC-V的最新教材，也是加州伯克利教授编写的。
如果说国内IC人才缺口较大，那么RISC-V相关的人才可能更少。目前高校正在加快人才培育，以上海科技大学为例，据介绍，与RISC-V相关课程在整个教学的本科阶段大概将近200人的规模，研究生增加“计算机体系结构”课程，大概150人左右。总体上包括上海科技大学在内的十多所高校已经在本科和研究生阶段开设了RISC-V相关课程，正在加速RISC-V人才的培养。
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