Adrian在RISC-V峰会主题演讲拍的照片
我刚参加了RISC-V峰会（2024年10月22日，在圣克拉拉会议中心），以了解最近的最新进展。我从事处理器架构研究已有多年，从1980年代开始编写嵌入式代码，再到我在Sun Microsystems担任SPARC专家的时候，我在2008年的Usenix会议上做了主题演讲（演讲链接），当时我谈到了ARM架构（当时仅限于嵌入式设备和手机）最终会在数据中心运行企业级负载。现在ARM架构确实做到了这一点。
大多数人知道，英特尔的x86架构在过去的几十年里一直是桌面和服务器系统的主流。而现在，ARM架构已经在我们的移动设备、苹果当前的所有产品线、AWS的Graviton云实例类型、富岳超算（Fugaku），以及NVIDIA的Grace CPU与GPU模块（如GH200和GB200）中与之共存。然而，大多数人并不知道NVIDIA计划在2024年推出大约十亿个RISC-V CPU核心。这些核心嵌入在他们几乎所有的芯片中，作为本地控制处理器。你在日常生活中接触到的计算机化“物件”，从灯泡到汽车，也都有类似的内核。为什么这么多嵌入式处理器都基于RISC-V？ARM不也是这样发展起来的吗？为什么所有的东西不使用ARM？
ARM 是一家技术授权公司，开发了一系列面向从极低功耗嵌入式处理器到最强大的企业级 CPU 的 CPU 架构。然而，他们拥有这些架构的所有权，因此如果你想做一些根本不同的事情，扩展基本设计以满足特定用例的需求，不想支付 ARM 的授权费用，或者 与他们打官司，人们就会寻找替代方案。这时 RISC-V 就出现了。它是由伯克利大学 David Patterson 团队在 2010 年开始开发的开放架构设计，可以免费使用，类似于 Apache 许可的开源软件。你可以随意修改和扩展设计内容而不必支付任何费用，或者你可以从诸如 SiFive 和 Andes 这样的供应商那里购买受支持的版本。RISC-V 的所有权在 2015 年转让给了一个基金会，近年来其增长速度和行业支持都有所增加。主流 Linux 支持是在 2022 年添加的，目前开发工具生态系统已经相当成熟，RISC-V 已经成为与 ARM 并列的另一个选项。有许多开发板，甚至有一些基于 RISC-V 的笔记本电脑。还有许多标准化的架构扩展，以及合规性测试来确保软件的可移植性。
我有一个问题是为什么这没有发生在Sun的SPARC上，SPARC曾被用作IEEE标准的基础，并且拥有多个商业和研究实现。富士通曾长期将SPARC用于从服务器到嵌入式系统（如相机）的各种设备中。一个原因是SPARC也是伯克利的David Patterson在20世纪80年代开发的，而RISC-V是该团队第五次尝试RISC设计，放弃了像寄存器窗口这样的设计决策（这些决策在晶体管数量增加和CPU流水线变得复杂时变得难以优化）。另一个原因是SPARC生态系统很大程度上围绕Solaris构建，而不是Linux，而Sun未能生存下来，以及Solaris被Linux系统供应商取代，导致SPARC也随之衰落。这种现象在这些年里反复出现，一个来自某个供应商的主导架构会让整个行业围绕一个替代方案团结起来。这种情况在这些年里也反复出现，RISC-V部分也是对ARM成功的类似反应的产物，而ARM的成功也部分是对英特尔成功的一种回应。
展会上有许多公告（本文末尾列出），主要面向芯片嵌入式系统（SoC）市场。除了SoC之外，我最感兴趣的供应商之一是Semidynamics，他们提供一种灵活的AI和HPC专用的CPU/GPU/NPU组合设计，NPU是专门针对AI的神经处理单元，可以根据需要灵活配置硅资源。因此，对于HPC超级计算机，它可配置大量的64位浮点向量处理能力，或者针对AI优化，它可以为训练或推断提供最佳的FP8和NPU配置。此外，还有多家供应商提供了面向企业服务器的设计，包括阿里巴巴的玄铁部门，其性能可与领先的x86和ARM处理器媲美。
我看到的最引人注目的架构扩展是CHERI，它提供了一种细粒度的内存访问控制机制，并可以用来实现安全区域作为更大系统中的一个组成部分。CHERI是一种可以用于实现细粒度内存保护的技术。
照片由 Adrian 拍摄，展示 Codasip 和 Cheri 相关的海报，在 RISC-V Expo 上。
目前，RISC-V 已经成为了我们生活中一个不为人知的重要因素。什么时候它才会成为众人皆知的关键角色呢？我认为关键的挑战在于，RISC-V 需要比 ARM 更优秀或更具成本效益，最终成为主流处理器，并拥有自己的云实例、笔记本电脑等产品线。它要么成为比 ARM 更具优势的通用处理器，要么在架构中集成一些新颖的人工智能功能。这种情况首先会在那些不希望依赖外国技术的国家发生，比如中国、巴西和欧洲，这些地方在 RISC-V 方面有重大的政府投资。
公告：在RISC-V Summit North America上，RISC-V International 正式批准了RVA23 Profile Standard。新批准的RVA23 Profile是RISC-V软件生态中的一个重要标准，将有助于工具链和操作系统更快地广泛采用。
RISC-V 生态圈新闻
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