RISC-V作為一款開(kāi)放性的框架，與Arm和x86相比，在開(kāi)源方面擁有更大的優(yōu)勢(shì)，不少指令集都是開(kāi)源的，比如為RISC-V提供數(shù)組處理能力的RVV向量指令集，就將在近期進(jìn)入Public Reivew狀態(tài)。

雖然當(dāng)前不少內(nèi)核仍是各大IP供應(yīng)商的專有產(chǎn)品，但他們?cè)谲浖ぞ哝溕弦布娂娺x擇了開(kāi)源。在今日正式舉辦的RISC-V中國(guó)峰會(huì)上，我們也看到了國(guó)內(nèi)產(chǎn)學(xué)研在RISC-V開(kāi)源上做出的各種努力。



香山：首個(gè)開(kāi)源高性能RISC-V內(nèi)核



當(dāng)前的RISC-V社區(qū)已經(jīng)有了不少開(kāi)源內(nèi)核，但國(guó)內(nèi)外的開(kāi)源內(nèi)核以及各大IP公司免費(fèi)提供的內(nèi)核，往往都是較為初級(jí)的內(nèi)核，適合上手試用或是一些低性能的應(yīng)用，無(wú)法滿足業(yè)界對(duì)高性能RISC-V處理器的需求，想要嘗試進(jìn)階或高級(jí)的RISC-V開(kāi)發(fā)，想要現(xiàn)成的內(nèi)核只能選用SiFive或芯來(lái)等公司提供的高性能IP。



雁棲湖微架構(gòu)框圖 / ICT



面對(duì)這一挑戰(zhàn)，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所（ICT）發(fā)布了香山，一款開(kāi)源的高性能RISC-V內(nèi)核。該內(nèi)核的第一版微架構(gòu)雁棲湖在去年6月就建立了代碼倉(cāng)庫(kù)，并于今年四月完成了RTL工作。雁棲湖是一個(gè)11級(jí)流水線的架構(gòu)，采用了臺(tái)積電的28nm工藝，頻率可達(dá)1.3GHz，SPEC CPU2006可達(dá)7分/GHz左右。



雁棲湖架構(gòu)開(kāi)發(fā)時(shí)間軸 / ICT



中科院計(jì)算所的包云崗老師提到，該內(nèi)核的未來(lái)目標(biāo)是性能達(dá)到ARM Cortex-A76的水平，而基于第一版雁棲湖的芯片將在7月中旬流片。



中科院計(jì)算所也在今年開(kāi)始了第二版南湖架構(gòu)的設(shè)計(jì)討論工作，預(yù)計(jì)2021年底可以完成。該架構(gòu)采用了中芯國(guó)際的14nm工藝，頻率預(yù)計(jì)可以達(dá)到2GHz，SPEC CPU2006可達(dá)10分/GHz。南湖將支持剛發(fā)布1.0候選版本的bitmanip位操作指令集擴(kuò)展，并采用新的L2 Cache，實(shí)現(xiàn)更高的頻率、吞吐量和更低的延遲，同時(shí)也將開(kāi)放PCIe、USB和HDMI等外設(shè)的接口。



除此之外，香山還采用了第二版的木蘭寬松許可證，在確保開(kāi)源的同時(shí)，也進(jìn)一步保證了貢獻(xiàn)者的利益。



在對(duì)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行對(duì)比后，中科院計(jì)算所選用了Chisel作為硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言，據(jù)包云崗強(qiáng)調(diào)，與Verilog相比，Chisel將代碼量減少了到了五分之一。不僅如此，在開(kāi)發(fā)工具上，中科院計(jì)算所也已經(jīng)完成了NEMU解釋器、Agent Faker測(cè)試框架與Difftest驗(yàn)證框架等一系列工作。



包云崗強(qiáng)調(diào)，他們的計(jì)劃是讓香山存活30年，每半年更新一次架構(gòu)，每年兩次流片。香山的目標(biāo)是廣泛應(yīng)用于工業(yè)界，并成為學(xué)術(shù)界的創(chuàng)新平臺(tái)。



RISC-V筆記本明年面世？



對(duì)RISC-V有過(guò)關(guān)注的朋友相信也都記得ISCAS（中國(guó)科學(xué)院軟件研究所）的PLCT Lab（軟件語(yǔ)言與編譯技術(shù)實(shí)驗(yàn)室）團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)曾完成過(guò)AOSP和V8在RISC-V RV64G上移植的工作。根據(jù)團(tuán)隊(duì)成員項(xiàng)目總監(jiān)吳偉在RISC-V軟件開(kāi)發(fā)者社區(qū)透露，PLCT Lab與Tarsier團(tuán)隊(duì)將從今年7月起開(kāi)展兩項(xiàng)新工作，Tarsier團(tuán)隊(duì)為ISCAS內(nèi)部成立的一個(gè)新團(tuán)隊(duì)，主要專注于移植和優(yōu)化RISC-V上的Linux發(fā)行版。、



PLCT Lab去年底公布的2021路線圖 / PLCT Lab



兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作內(nèi)容包括將火狐移植到RV64GC上，包括對(duì)Spidermonkey引擎的支持。第二項(xiàng)工作則是將Chromium的瀏覽器和ChromiumOS移植到RV64GC上。而ChromiumOS是谷歌Chrome OS的開(kāi)源項(xiàng)目，Chrome OS基于Chrome瀏覽器的Linux操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于Chromebook和Pixelbook筆記本。



吳偉提到，推進(jìn)這些項(xiàng)目的動(dòng)力和重要性在于明年很可能就有RISC-V筆記本的面世，ISCAS計(jì)劃在2022年底之前打造2000臺(tái)RV64GC筆記本。他還指出，當(dāng)前RISC-V其實(shí)硬件已經(jīng)相對(duì)健全了，但軟件生態(tài)依然存在很大的空缺，而主流瀏覽器的支持正是當(dāng)前呼聲最高的需求。



如果明年RISC-V筆記本就能面世的話，這將是一個(gè)極快的速度，畢竟Arm的筆記本也只在近年才開(kāi)始普及。當(dāng)前不少RISC-V內(nèi)核都有了具備運(yùn)行Linux的性能，而筆記本上高頻使用的軟件正是瀏覽器，因此這兩項(xiàng)移植工作都將大大推動(dòng)RISC-V的軟件生態(tài)。