RISC-V里程碑：192核處理器重磅亮相! 性能匹敵x86與ARM處理器

智通財經APP獲悉，芯片設計領域初創(chuàng)公司Ventana Micro Systems近日宣布推出第二代 Veyron 系列 基于RISC-V架構的全新處理器。據(jù)了解，全新 Veyron V2 是當今性能最為強大的 RISC-V架構處理器，以Chiplet和 IP 的形式進行提供。Ventana Micro Systems是一家芯片設計領域的知名初創(chuàng)公司，該公司希望將數(shù)據(jù)中心和邊緣計算市場CPU處理器從傳統(tǒng)的基于x86和ARM架構的處理器，全面轉移到基于開源指令集架構(ISA)——RISC-V架構的CPU處理器。

英特爾x86 架構可謂耗費10多年的時間才在數(shù)據(jù)中心市場中占據(jù)了可觀的份額，在智能手機應用端“打遍天下無敵手”的ARM架構至今仍然是數(shù)據(jù)中心圈層的邊緣人物。在一些業(yè)內人士看來，也許開源指令集架構RISC-V 可能僅僅需要五年的時間就能做到x86架構在數(shù)據(jù)中心領域已經做到的事情，這背后的邏輯主要在于大型科技企業(yè)以及大規(guī)模數(shù)據(jù)中心構建者們已經厭倦了無法控制自己的指令集架構基礎以及在架構上花費高昂的成本。

Veyron V2 ——性能最強大的RISC-V架構處理器

在性能和效率方面，Veyron V2處理器可謂顯著提升。數(shù)據(jù)顯示，Veyron V2 的性能提升高達 40%。這種增益主要是通過顯著的微體系架構增強、卓越的高性能處理器架構、增強化的緩存層次結構以及添加高性能矢量處理器而全面實現(xiàn)。

Veyron V2基于RISC-V架構處理器開發(fā)成本和上市時間全面縮短。Veyron V2 chiplet采用業(yè)界領先的UCIe chiplet互連，與前代產品一樣，Veyron V2基于chiplet解決方案在單位經濟性方面具有優(yōu)勢，可將處理器上市時間縮短兩年，并將開發(fā)成本降低75%。基于chiplet的解決方案還通過調整計算、IO和內存的大小來提供更好的單元經濟性。利用chiplet可組合架構使公司能夠專注于創(chuàng)新和差異化，以實現(xiàn)工作負載全面優(yōu)化。

此外，Ventana 希望快速抓住并融入其 Veyron V2 核心設計的另一項重大變化是 RISC-V Vector 1.0 512 位矢量擴展，該擴展類似于英特爾“Knights”Xeon Phi 處理器從 2015 年開始提供的擴展進程。這在一年前也剛剛添加到 AMD Genoa Epyc 處理器產品中。

Ventana為V2核心添加了擴展，使矢量引擎能夠支持高密度矩陣運算，并允許客戶將自身矩陣引擎添加到處理器架構之中，無論是在核心中還是在使用UCI Express鏈路的離散chiplet中與之相鄰。另外，V1核心沒有任何矢量引擎或矩陣引擎擴展，這顯然可能成為一個重要問題，因為許多基于人工智能的推理進程實際上仍在CPU端進行，在某些情況下，人工智能訓練和HPC模擬和建模也在CPU上完成。

資料顯示，Veyron V2 核心將采用臺積電的4 nm工藝制程，四個 V2 chiplet可以與 UCI-Express 互連，以創(chuàng)建 128 個核心復合體，最多可將六個chiplet連接在一起，在單個Veyron插槽最高可獲得 192 核。測評數(shù)據(jù)顯示，在360 瓦功率基準下，具有 192 個內核的Veyron 2 RISC-V CPU 的整數(shù)吞吐量將比 AMD 的“Bergamo”Epyc 9754 處理器(具有 128 個內核和 256 個線程)高出約 23%，在相同的 360 瓦熱封裝中，核心性能比 96 核AMD旗下Genoa Epyc 9654 高出約 34%。

RISC-V架構是什么來頭?

風靡全球的開源指令集架構——RISC-V，其在芯片設計領域的熱度近年來火速攀升，一步步走向該領域的最核心地位，與Arm Holdings旗下的ARM和英特爾旗下x86兩大主流架構一定程度上已形成三者鼎足之勢。

RISC-V是一種完全開放的指令集架構(ISA)，這意味著任何實體都可以免費訪問和使用該技術。這種開放性使得RISC-V在學術界、初創(chuàng)企業(yè)和一些大型科技公司中都變得非常流行。由于RISC-V與ARM應用場景高度重合，均聚焦于低功耗和嵌入式場景，因此ARM是其最主要競爭對手，但近年來RISC-V開始被眾多開發(fā)者用于數(shù)據(jù)中心領域，未來或將與x86架構一決高下，逐漸蠶食x86與ARM架構在各自擅長領域的份額。

RISC-V廣泛用于學術研究、嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(IoT)設備和一些數(shù)據(jù)中心的低功耗應用場景。由于其開放性和定制化屬性，一些初創(chuàng)性的科技公司，甚至高通和谷歌這兩大科技巨頭正在將RISC-V用于創(chuàng)新性產品甚至可能用于旗艦產品。

RISC-V架構相比其他成熟的商業(yè)架構，最大的不同在于它是一個模塊化的架構。因此RISC-V架構不僅短小精悍，而且其不同的部分還能以模塊化的方式組織在一起，從而滿足各種不同的終端應用場景。比如，RV32IC 是一種精簡指令集，適用于資源受限的嵌入式系統(tǒng)，如微控制器和嵌入式處理器，其中存儲器帶寬和功耗是關鍵關注點;而RV32IMFDC 包括了更多的指令類型，適用于更廣泛的應用領域，包括需要浮點運算指令和乘法/除法擴展指令支持的系統(tǒng)。

RISC-V架構的開放性和定制化屬性使得更多的企業(yè)可以根據(jù)其特定需求進行定制化的處理器設計和制造，從而實現(xiàn)更適配的高性能以及功耗平衡。此外，企業(yè)采用RISC-V的成本相比于ARM架構和x86架構要低得多，并提高了應用可行性。總的來說，RISC-V架構在開放性和定制化方面相比于ARM架構具有極大的優(yōu)勢(尤其是成本優(yōu)勢)，非常適合特定的應用終端以及定制化需求。

但是，聚焦于低功耗的RISC-V架構目前應用范圍相對有限，盡管RISC-V在嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網等領域取得了相當大規(guī)模的成功，但要進入通用型的計算任務，以及高性能計算領域，還需要克服一些挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括性能和功耗與現(xiàn)有的服務器級x86和ARM處理器競爭、軟件生態(tài)系統(tǒng)進一步擴展以支持高性能計算、以及在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中廣泛采用的過程和標準。

如果要在高性能場景中全面達到堪比x86架構處理器的競爭性水平，需要RISC-V貢獻者們投入更多資源進行更深層次開發(fā)，并且需要在全球范圍推動更多的軟件開發(fā)商與RISC-V“打配合”。由于RISC-V是一個新興的架構，不一定與現(xiàn)階段主流軟件兼容。這意味著在遷移到RISC-V平臺上時，可能需要重新編譯或修改一些應用程序。

RISC-V架構的參與力量越來越龐大

近期，RISC-V架構的市場參與力量可謂越來越龐大，其中不乏谷歌和高通等科技行業(yè)巨頭。比如，汽車芯片領導者恩智浦、英飛凌以及美國移動端芯片巨頭高通(Qualcomm)近日表示正在與一些歐洲汽車公司合作開發(fā)基于RISC-V架構芯片，以替代ARM芯片技術。

Alphabet旗下的谷歌(Google)近期表示，計劃讓全球最流行的移動操作系統(tǒng)安卓(Android)在基于RISC-V架構的芯片上運行(安卓和iOS兩大手機操作系統(tǒng)目前均運行在基于ARM指令集的處理器上)。

來自高通的高管們在8月份表示，他們相信RISC-V架構將加速芯片行業(yè)創(chuàng)新步伐，并且改變科技行業(yè)。阿里巴巴可謂是RISC-V架構的重大貢獻者，也是RISC-V架構集大成者之一，阿里已發(fā)布多款基于RISC-V架構的芯片，涵蓋服務器、AI硬件和物聯(lián)網等應用領域。

更重磅的消息在于，上述兩大科技巨頭——高通與Alphabet旗下谷歌正在基于RISC-V架構進行合作，推出一款基于RISC-V的可穿戴設備硬件解決方案，即RISC-V架構芯片，用于谷歌的Wear OS智能手表操作系統(tǒng)。

高通表示，這種開源指令集架構將有助于為特定生態(tài)系統(tǒng)中的更多相關產品鋪平道路，以充分利用基于RISC-V低功耗和高性能屬性的定制化CPU。目前，高通計劃在包括美國在內的全球范圍內將基于RISC-V架構的可穿戴設備解決方案進行商業(yè)化推廣。

EDA市場領導者新思科技近日更是官宣入局RISC-V 架構，EDA軟件是設計大規(guī)模集成電路必備的工具，堪稱“芯片設計之母”。新思科技宣布擴展其 ARC處理器 IP 產品組合，納入全新RISC-V ARC-V 處理器 IP，使客戶能夠從各種靈活、可擴展的處理器選項中進行選擇，從而實現(xiàn)最佳的功耗性能效率。