五、中国如何应对 鉴于RISC-V的开放性,全世界范围内越来越多国家的政府项目开始选择RISC-V,除了前面提到的印度政府、美国DARPA,还有以色列国家创新局(Israel Innovation Authority)也选择基于RISC-V研制为全国企业服务的处理平台。那么中国该如何应对汹涌而至的RISC-V?事实上,RISC-V已经在国内形成相当的气候: 1. 国内企业界其实已开始积极参与RISC-V开源社区,很多企业正在研制基于RISC-V的产品。在RISC-V基金会中,台湾晶心科技是创始会成员,华为是白金会员,此外还有一批企业如台湾联发科、上海谨嵘科技、西安优矽科技、广东高云则是银牌会员。除此之外,更有一批初创公司在关注和使用RISC-V。 2. 一批爱好者们正积极参与RISC-V社区建设。在英伟达与上海交大的大力支持下,第6届RISC-V研讨会于2017年5月在上海交大召开,吸引了近300位与会者。笔者团队也正是在该会上发布了一种新的标签化体系结构并采用RISC-V开发了FPGA原型系统(即标签化RISC-V),得到国际同行包括David Patterson教授与Krste Asanovic教授的关注与认可而入选第7届研讨会程序委员会(图4)。同时,一批RISC-V开发者与爱好者也自发地组建起国内社区,目前两个活跃的RISC-V微信群已聚集近千位爱好者。景略半导体的郭雄飞、英国剑桥大学的宋威以及台湾大学的黄柏玮更是推出了RISC-V双周简报[8],收集与整理全世界关于RISC-V的前沿动态并翻译为中文,分享给国内的RISC-V爱好者,目前已经发布了13期。
图4. 标签化RISC-V团队与伯克利的Patterson教授和Asanovic教授[9]
3. 已有研究机构基于RISC-V开展前沿研究。在徐志伟研究员的富有前瞻性的建议下,中科院计算所在2015年RISC-V基金委成立时便与加州大学伯克利、麻省理工学院、瑞士苏黎世联邦理工学院、印度印度理工学院马德拉斯分校一起成为第一批5个学术界创始成员。目前除了笔者团队,中科院计算所还有王元陶研究员与张磊副研究员团队在基于RISC-V研制智能IoT芯片,并取得了突破,先后两次在RISC-V研讨会上介绍进展与发布成果。据笔者了解,国内一些航天院所也是早已启动了基于RISC-V处理器的预研项目。 虽然国内关注RISC-V社区的企业与爱好者在不断增加,但在两方面仍有很大的进步空间。一方面,目前国内几乎没有在RISC-V开源社区中的贡献者,大部分还是以应用RISC-V为主,从而无法在社区与生态发展中拥有足够的话语权。另一方面,国内学术界基于RISC-V开展的前沿研究依然偏少。笔者的亲身经历充分证实了RISC-V其实是一个很好的计算机体系结构研究平台,很有可能孕育出颠覆性的体系结构创新。事实上,世界各地的很多一流大学都已经开始基于RISC-V开展体系结构研究。粗略统计,加州大学伯克利分校、麻省理工学院、普林斯顿大学、康奈尔大学、华盛顿大学、英国剑桥大学、瑞士苏黎世联邦理工学院、德州大学奥斯汀分校等一流大学在过去7届RISC-V研讨会上已累计发表了70余项前沿研究工作,但中国大陆学术界的工作仅有5项(其中4项来自计算所、1项来自上海交大)。 六、建议与结语 开放指令集RISC-V的远大目标令人钦佩,其成长故事也是十分励志。从当前发展势头来看,RISC-V很有可能像Linux那样成为主宰世界的事实指令集标准。幸运的是,它是开放的、免费的;但遗憾的是,它的发展目前我们并没有太多话语权。 随着越来越多的国家采用RISC-V作为事实国家指令集标准,一个更深层次的问题是:中国是否应该再次考虑推行指令集国家标准?是基于开放指令集RISC-V还是重新设计一套指令集?以下是笔者对该问题的粗浅看法: 首先,作为全世界最大的芯片用户,中国一直希望能把国产芯片产业做大做强。各方都在努力,但思路不同,导致目前“军阀割据”的状态,整个产业一盘散沙,严重分散基础软件开发力量。这种局面必须要扭转才能形成在国际上有竞争力的芯片产业。因此对于第一个问题,答案是肯定的——有必要考虑推行指令集国家标准。 其次,在第二个问题选择何种指令集方面,个人认为并没有唯一的答案,基于RISC-V或者重新设计一套指令集均可行。对于前者,RISC-V生态系统已经初步建成,我们需要在生态系统中做出更多的贡献,树立起威信才能争取到更多话语权。另一方面,重新设计也并非不可行,因为开放指令集RISC-V给我们两个启发:(1)指令集与芯片具体设计实现可以分离。这就形成了第一个可行性条件——国内各家芯片商可以采用统一的、免费的开放指令集,但各个厂商可以有各自的内部模块实现,并可以申请专利予以保护。这样既可以构建同一个软件生态系统,又保持了芯片企业之间的独立性。当然也存在一些技术挑战需要深入研究,例如如何用尽量小的微架构改动实现不同指令集(尤其是特权指令)。(2)如果各方目标一致,推行一套全新的指令集并没有那么困难。2012年国内各方都认为“从零开始设计一套全新的指令集是一项让人望而却步的工作”,但RISC-V就是从一个暑期3个月小项目开始成长起来的,这给予我们很大鼓励与启发,关键还是各方目标需要达成一致。然后配以RISC-V采取的组合措施,结合国家政策,相信也可以建立起一套基于全新指令集的生态系统。 指令集,事关整个信息产业的基础。在此笔者抛砖引玉,希望能有更多同行关注与讨论。 致谢:感谢中科院计算所孙凝晖研究员与徐志伟研究员对本文的建议以及RISC-V发展的见解。感谢中国科学技术大学计算机科学与技术学院张昱副教授提供本科教学方面的案例。特别感谢博士生余子濠及其他成员在Labeled RISC-V项目中的投入与付出。
[1]感谢中国科学技术大学计算机科学与技术学院张昱副教授提供本科教学方面的案例。 [2] Krste Asanovic, InstructionSets Want to be Free, 6th RISC-V Workshop, May 2017. [3]四人组由David Patterson、KrsteAsanovic两位教授与Andrew Waterman、Yunsup Lee两位博士生组成 [5] Martin Fink, RISC-V: Enabling a New Era of Open Data-CentricComputing Architectures, Keynote of 7th RISC-V Workshop, Nov. 2017. [6] Linton Salmon, A Perspective on the Role of Open-Source IP inGovernment Electronic Systems, Keynote of 7th RISC-V Workshop, Nov. 2017. [9]图4的右二为清华大学徐崴教授,他是Patterson教授的学生。 本篇完
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