【原创】玄铁已现屠龙何在?刚刚,阿里平头哥发大招了!

winniewei 提交于 周四, 07/25/2019
【原创】玄铁已现屠龙何在?刚刚,阿里平头哥发大招了!

作者:张国斌

玄铁已现,屠龙刀还远吗?

在金庸先生的《倚天屠龙记》中,有两把神兵---倚天剑和屠龙刀,它们是郭靖和黄蓉将杨过的玄铁重剑融化锻铸而成。现在,阿里巴巴旗下的平头哥也为产业提供了玄铁,大家可以用它铸成强大的屠龙CPU吗?

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在2018年阿里巴巴云栖大会上,阿里宣布成立一个新公司——平头哥半导体有限公司。平头哥”是蜜獾的别称,是鼬科蜜獾属下唯一动物,号称是“世界上最无所畏惧的动物”,马云说芯片公司取名“平头哥”,看中其三大特点:一是激情澎湃,顽强执着,二是相信小的伟大,勇敢逐梦,三是聪明乐观、勇猛皮实,平头哥成立后,业界纷纷猜测,平头哥会切入什么样的市场,发布什么样的产品?

 

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今天,这个谜底揭晓了,在2019阿里云上海峰会上,平头哥出手了!发布了目前业界性能最强的一款RISC-V处理器玄铁910!根据阿里巴巴副总裁戚肖宁的说法,是希望产业也可以利用这“块”玄铁,打造出强大无比的CPU!

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在性能方面,玄铁910支持16核,单核性能达到7.1 Coremark/MHz,主频达到2.5GHz,比目前业界最好的RISC-V处理器性能高40%以上!

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据他介绍,玄铁910实现性能的突破得益于两大技术创新:12级乱序流水线,、3发射8执行的复杂乱序执行架构,它有高达8MB的二级缓存,是业界首个实现每周期2条内存访问的RISC-V处理器;基于RISC-V扩展了50余条指令,系统性增强了RISC-V的计算、存储和多核等方面能力。

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跟同类其他开源RISC-V处理器相比,玄铁910的Coremark/MHz是7.1,远高于其他处理器。

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另外,参考ARM最新的,Cortex-A77来看,它采用的是13级流水线设计6发射并发,在缓存容量上,Cortex-A77拥有64K的一级指令缓存及64K的一级数据缓存、同时可以配置256K或512K的核心私有二级缓存,而三级缓存最高为4MB。而玄铁910是12级乱序流水线,并行3发射8执行2内存访问机制,基本已经追上了Cortex-A77的水准。但从性能看,玄铁910已经很强大了。

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戚肖宁表示玄铁910可以用于设计制造高性能端上芯片,应用于5G、人工智能以及自动驾驶等领域。使用该处理器可使芯片性能提高一倍以上,同时芯片成本降低一半以上。

授人以渔--平头哥开源玄铁910

比玄铁910更令人兴奋的是,阿里巴巴宣布了普惠计划---未来平头哥将全面开放玄铁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;同时,平头哥还打造了面向领域定制优化的芯片平台(Domain specific SoC),提供包括CPU IP、SoC平台以及算法在内的软硬件资源,面向不同AIoT场景为企业和开发者提供不同层次的芯片服务。

这个举措就更有意义了,我们知道,RISC-V是全球唯一开放的指令集架构(ARM等架构不是指令集开源,本土公司用来研发IC就是相当于搭积木,玩个系统集成,根本不是自己在设计CPU,所以RISC-V的真正价值是让我们可以有了自己去设计自己CPU的能力和平台),阿里巴巴开源了玄铁910,相当于让每个人都有可能设计出堪比ARM最新A77的CPU ,而且是免费的!这个影响力太大了!

目前虽然RISC-V很火,但是业内很多人认为RISC-V缺乏领头的大公司,现在阿里巴巴做了RISC-V的带头大哥,这对推动整个本土CPU设计功不可没!戚肖宁表示:“传统通用芯片的模式越来越难适应碎片化AIoT场景的需求,开源、开放是大势所趋,平头哥致力于做AIoT时代的芯片基础设施提供者,让芯片更普惠。平头哥的使命是为AIoT芯片提供基础设施,所以选择开放的指令架构。平头哥将与合作伙伴一起,面向人工智能和IoT等各种领域构建软硬件的技术生态,利用阿里巴巴在AIoT领域丰富的应用场景,面向各领域开源开放,为全球AIoT芯片提供平台化的解决方案。”

“玄铁910是性能很高的处理器,流水线设计非常复杂,没有一套完整的验证环境,开发者是没有办法进行修改的,所以第一阶段我们先开放使用。具体来说,用户可以无门槛的获得高性能CPU的FPGA代码,快速的开展芯片原型设计和架构创新,尤其是对于一些FPGA应用场景,则完全实现了0费用。”他指出,“全球开源硬件首先需要解决从功能仿真到FPGA验证的阶段,这部分开源硬件和开源软件是有很大的类似之处,ASIC设计和芯片量产测试都需要准备较大的资金。在阿里巴巴的应用生态中,有很多量产的加速器都是基于FPGA的,基于玄铁910可以开发面向应用的加速器方案。如果开发者的各项综合指标符合设计预期,平头哥会帮助他进入芯片量产的阶段。”

这个开源还有更重要的意义,就是玄铁910的诞生给全球企业带来高端CPU的第二种选择,并且无需承担昂贵的授权费用。“阿里巴巴的使命是让天下没有难做的生意,在芯片领域也一样,平头哥要降低企业设计芯片的门槛,让芯片更普惠。”他指出,“平头哥希望通过开放部分代码降低开发者使用高性能CPU的获得门槛,推动全球开发者进行架构创新。平头哥的评估代码大家可以上平头哥的网站申请,平头哥的官网是:www.t-head.cn。未来我们将在Github上公开FPGA代码。”

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曾经,“玄铁重剑”是金庸笔下第一神剑,最早为“独孤求败”所用,其重达六十四斤,剑上刻字“重剑无锋,大巧不工”,后被郭靖夫妇熔铸成倚天剑和屠龙刀。玄铁910是CPU的IP核,是芯片的关键内核驱动力所在。玄铁的寓意,与其在芯片产业中的作用恰好吻合,阿里开源玄铁910 ,很多公司可以在个基础上打造出各种各样的强大处理器来!

在今年7月的“第十五届中国(南京)软件产品和信息服务交易会”上,中国工程院院士倪光南在发言中就指出RISC-V是中国芯片业的重要机遇,他强调CPU芯片和操作系统是网信领域最基础的核心技术,目前世界上最流行的是两种架构的CPU是基于Intel架构(x86)和基于ARM架构的CPU。Intel架构(x86)CPU和ARM架构CPU都历史很长、生态成熟,而未来RISC-V很可能发展成为世界主流CPU之一,从而在CPU领城形成Intel、ARM、RISC V三分天下的格局。

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1980年,加州大学伯克利分校(Berkeley)的David Patterson教授主导了Berkeley RISC项目并设计了其第一代的处理器RISC I。2010年, Krste Asanovic教授带领的团队大约花了四年时间,设计和开发了一套完整的新的指令集,这个新的指令集叫做RISC-V。这是Berkeley从RISC I开始设计的第五代指令集架构,V还代表了变化(variation)和向量(vectors)。

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RISC-V 基金会成员发展迅速

RISC-V最基础的指令集仅46条,以及可选的扩展指令集,开发工程师在基础指令集的基础上进行扩展,目前 RISC-V迅速被众多公司接纳,其中不乏华为、高通、三星、NV、西数、NXP这样的大公司。在RISC-V基金会和RISC-V本土产业联盟的推动下,RISC-V生态建设也卓有成效。

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RISC-V 生态系统建设卓有成效

平头哥志存高远

平头哥负责人在接受媒体采访时表示在AIOT时代,平头哥的定位是致力于成为AIoT时代芯片的基础设施提供者,降低企业设计芯片的门槛。他表示传统通用芯片行业存在资金投入大、研发周期长等缺点,虽然SoC芯片设计方法相比ASIC设计方法已经有了很大的效率提升,但从IP到系统集成验证再到软件调试的过程依然耗时久投入大。平头哥提供包括CPU、OS和算法深度整合的芯片平台,让企业更加专注于创新技术的开发,企业基于经过量产验证的软硬件深入优化的芯片平台可以更快更好的开发出有竞争力的产品。

除此之外,他透露在云端,平头哥自研的第一款NPU芯片也将于今年发布,其性能处于业界领先定位,主要用于阿里云数据中心。

虽然平头哥去年才成立,但是事实上,平头哥核心团队拥有十年以上的CPU和芯片研发经验,长期从事自研指令架构、CPU微体系结构与系统芯片产品的研发,累计开发了CK801、CK802、CK803、CK805、CK807、CK810、CK860等7款嵌入式CPU IP核,这些产品均已得到大规模量产的验证,所授权客户超100家,累计销售超十亿颗,这些芯片被广泛应用于机器视觉、工业控制、车载终端、移动通信、多媒体、无线接入和信息安全等领域,主要客户为一线芯片设计公司。

 “RISC-V作为开放的指令架构,需要经过深度优化才能实现更高的性能,平头哥过去在自研指令集上的技术积累以及IP Core的大规模商用经验,是绝大多数企业所不具备的。例如,我们对于处理器架构、工具链和开发环境等有深入的了解,同时擅长以“应用驱动”的思路开发处理器产品,拥有实时、可靠、安全和计算增强等面向领域的核心技术。”他指出,“通过软硬件的深度整合,平头哥可以对处理器、SoC芯片架构和操作系统等全方位做深度优化,提供性能好、功耗优、成本低的全芯片架构,为定制化芯片提供基础设施。”

据介绍,未来,平头哥将继续推进自研CPU的研发,特别是针对应用的优化和工具链体系的完善。RISC-V方面,平头哥会结合自研指令架构上积累的丰富经验,推进新一代AIoT指令架构的设计,并不断推出新的可产品化的CPU。

未来在端侧处理器将和云端NPU芯片实现更多的协同,此外,平头哥将持续探索DSA(domain specific technology)等核心技术,为企业提供更有竞争力的芯片基础设施。

他指出平头哥的定位是未来AIoT芯片的基础设施提供者,主打面向领域的软硬整合的SoC平台。除了CPU外,平头哥还推出了集成CPU、存储器、OS和算法的全栈解决方案,其中AliOS可以实现低功耗低成本的云端接入,云端一体是平头哥软硬件基础能力的体现,是普惠AIoT芯片的基础。阿里云是国内最大的云服务商,在云端已经有了丰富的应用生态资源。基于平头哥芯片平台的产天然接入阿里云,与云端应用生态对接后将形成新的产品形态。

希望更多本土公司加入到RISC-V阵营中来,发挥其开源优势,打造繁荣、自主可控的本土CPU生态!

注:本文为原创文章,转载请注明作者及来源

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