芯耀
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8月24日，在2022 RISC-V中國峰會上，阿里平頭哥發(fā)布首個高性能RISC-V芯片平臺“無劍600”及SoC原型“曳影1520”，首次兼容龍蜥Linux操作系統(tǒng)并成功運行LibreOffice，刷新全球RISC-V一系列紀錄?；跓o劍600軟硬件全棧平臺，開發(fā)者和廠商可快速開發(fā)RISC-V芯片，推動邁向2GHz高性能RISC-V邊、云應用新時代。
RISC-V架構簡潔、靈活、開放，已成為業(yè)界主流架構之一。盡管RISC-V發(fā)展?jié)摿薮?，但相關軟硬件技術和生態(tài)未完全成熟，應用主要集中在中低端的IoT領域，尚未實現(xiàn)高性能芯片的商用突破。
“為了更快、更好地孵化出更多高性能的RISC-V芯片，滿足更多不同行業(yè)的需求，豐富RISC-V上層應用，平頭哥以‘平臺+SoC原型’的創(chuàng)新方式推出無劍600，推動RISC-V硬件及軟件的齊頭并進?！?022 RISC-V中國峰會主席、平頭哥半導體副總裁孟建熠說。
（圖說：平頭哥半導體副總裁孟建熠，線上發(fā)布高性能RISC-V無劍600芯片平臺）
無劍600平臺是全球RISC-V性能最高的可量產(chǎn)SoC芯片設計平臺：它支持4核高性能RISC-V處理器，最高主頻可達2.5GHz，實現(xiàn)了CPU+XPU異構架構的全面優(yōu)化；支持64位LPDDR4X，最高吞吐率4266MT；整合4TOPs的Int8 AI算力；全流程滿足GP TEE國際安全標準。無劍600平臺有望幫助芯片公司顯著降低芯片開發(fā)成本和風險，并大幅縮短研發(fā)周期。
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（圖說：基于無劍600平臺設計的高性能RISC-V SoC原型：曳影1520）
基于無劍600平臺，平頭哥“打樣”了曳影1520，性能足以覆蓋邊緣計算、人工智能、圖像識別、多媒體等多種場景。目前，曳影已在阿里展開應用，未來也可提供給尚未收到定制化芯片的開發(fā)者，提前在曳影上開發(fā)系統(tǒng)和軟件，進一步縮短產(chǎn)品量產(chǎn)的時間。
在無劍600平臺上，平頭哥與龍蜥社區(qū)、中科院軟件所PLCT實驗室進行了軟硬件全棧的聯(lián)合優(yōu)化，完成了RISC-V與龍蜥操作系統(tǒng)的3000多個基礎包適配，并在曳影1520上首次運行FireFox瀏覽器、LibreOffice等大型桌面級軟件，以及Hexo和Open Rocket等基于NodeJS和JAVA的應用，極大拓展了RISC-V的想象力。
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（圖說：無劍600平臺已適配龍蜥OS，
并首次運行LibreOffice Writer/Impress/Calc等桌面級軟件）
“無劍600平臺支持Linux和Android，進一步豐富和加強了RISC-V 軟件生態(tài)系統(tǒng)，也印證了RISC-V社區(qū)技術融合與蓬勃發(fā)展的巨大潛力。”RISC-V國際基金會CEO Calista Redmond評價稱。
目前，在RISC-V國際基金會中，平頭哥參與了29個技術方向的標準制定，主導負責了10個技術小組，是公認投入力量最大的中國機構。
1、為什么會以“平臺+SoC原型”的方式推出無劍600？
當前，RISC-V正往高性能方向演進，更多的芯片及更豐富的軟件，是RISC-V取得生態(tài)進步的關鍵。此次平頭哥以“平臺+SoC原型”的創(chuàng)新方式發(fā)布無劍600，將RISC-V的商用性能從1GHz推向2GHz，意在推動RISC-V硬件和軟件創(chuàng)新的齊頭并進：
- 基于無劍600芯片設計平臺，開發(fā)者和廠商可定制高性能RISC-V芯片，并顯著降低芯片開發(fā)成本和風險，大幅縮短研發(fā)周期。
- 曳影1520，讓大家能夠?qū)ISC-V的能力看得見、摸得著、可評估。對于那些在等待定制化芯片到來的開發(fā)者，可以提前在曳影1520上開發(fā)自己的系統(tǒng)，縮短產(chǎn)品的Time-to-market。
2、相較于單一的IP核、芯片，無劍600平臺有何突出的優(yōu)勢和特色？
無劍600是一個高性能RISC-V異構芯片的軟硬件全棧平臺，它擁有高性能、高內(nèi)存帶寬、異構計算和人工智能加持的特點，同時兼具高安全、多模態(tài)感知和軟硬一體的能力。
- 無劍600更開放?；赗ISC-V架構和開放生態(tài)，平臺實現(xiàn)了CPU+XPU異構架構的全面優(yōu)化，適配GPU、NPU、VPU、DSP、ASIC等眾多第三方IP，將來也歡迎更多第三方IP適配。無劍600平臺，與單純買賣芯片的模式不同，與授權標準的、幾乎不可改的處理器IP也不一樣，它的目標在于幫助更多的人設計滿足需求的高性能RISC-V芯片，共同推動RISC-V生態(tài)繁榮。
- 無劍600體系化、定制化程度更高。IP公司可基于無劍600來打造RISC-V整體生態(tài)上的能力，而下游廠商也不用再找IP公司逐個授權、相互調(diào)通，而是進入了系統(tǒng)級、體系化的框架，可更高效地開發(fā)芯片。同時，開發(fā)者可從底層處理器層面進行定制，最大程度地挖掘軟硬一體聯(lián)合優(yōu)化的潛力。
- 無劍600創(chuàng)新的“平臺+SoC原型”模式，讓開發(fā)者既能直接在平臺上快速開發(fā)硬件，也能基于曳影1520，提前評估系統(tǒng)能力。
- 無劍600平臺是軟硬一體的全棧平臺?；谠撈脚_的首顆SoC原型芯片曳影1520，已首次兼容龍蜥Linux操作系統(tǒng)的兼容并運行Libre Office等大型桌面級軟件，打通了從底層核心硬件到操作系統(tǒng)再到上層應用軟件的全鏈路，極大拓展了RISC-V生態(tài)想象力。
3、為何取名曳影？是否會對外售賣？
古有神劍曳影，置匣中如龍虎之吟，必要之時則騰空而舒，劍尾拖一長長白影，無可抵御。作為無劍600平臺上首顆SoC原型芯片，命名曳影，取其內(nèi)含巨大威力，輕巧、但鋒芒初露之意，飽含平頭哥對RISC-V前景的殷切期許。
曳影1520是基于無劍600平臺的多模態(tài)AI處理器SoC原型芯片，采用4核高性能玄鐵RISC-V處理器C910，最高主頻達2.5GHz，最高吞吐率4266MT，AI算力達4TOPs。曳影1520支持全鏈路安全防護，具有4K視頻處理能力，同時包含豐富的異構計算和高速IO資源。
曳影1520性能足以覆蓋邊緣計算、人工智能、圖像識別、多媒體等多種場景，目前，曳影1520已在阿里展開應用，未來，將以芯片、開發(fā)板等多種形式對外供給開發(fā)者。
4、如何讓更多人快速體驗無劍600和曳影1520？
目前，開發(fā)者可在芯片開發(fā)平臺（OCC）上郵件（occ_thead@service.alibaba.com），申請無劍600及曳影1520詳細資料；也可以通過OCC云上實驗室申請，直接在云端評估。
實際上，從處理器IP到芯片再到開發(fā)板，平頭哥與合作伙伴一道，已積累豐富的聯(lián)合開發(fā)的能力與經(jīng)驗。
以全志D1芯片為例。2021年，基于玄鐵RISC-V處理器C910，全志推出D1芯片，并推出哪吒開發(fā)板，激活了下游對高性能RISC-V芯片的熱情期待與實踐，也幫助平頭哥持續(xù)完善玄鐵RISC-V處理器的技術完善，并逐步形成優(yōu)勢。
基于D1芯片，矽速科技開發(fā)了荔枝RV開發(fā)板，完成了大量適配工作，通過參與平頭哥組織的開發(fā)者大賽，得到開發(fā)者的大力支持。更進一步，矽速基于荔枝RV開發(fā)板，推出在線訓練平臺，支持開發(fā)者在MaixHub上實現(xiàn)在線模型訓練，充分展現(xiàn)了RISC-V的高性能潛力。
以上的經(jīng)驗模式完全可以移植到無劍600平臺及曳影1520上來。未來，平頭哥還會和下游合作伙伴一起推出開發(fā)板、SOM模組等，針對不同的行業(yè)需求去做軟硬一體的全棧優(yōu)化，讓高性能RISC-V生態(tài)更多樣、更有深度。
5、平頭哥把RISC-V性能從1GHz推到2GHz以上，有何重要意義？
假如把RISC-V比喻成跳高運動員，原來都跳1米高，現(xiàn)在有人穩(wěn)定跳到2米以上了，可以從國內(nèi)賽場進入到更高級別的世界杯賽場了。平頭哥推動RISC-V從1GHz到2GHz的商用落地，從性能上說，是一個重要的分水嶺。
從應用來講，RISC-V處理器基本可覆蓋從IoT到云計算的各種場景，開始從中低端的IoT領域，邁向云計算、邊緣計算和車載智能計算等領域，未來將繼續(xù)往高性能、穩(wěn)定可靠的需求領域持續(xù)進步。
更現(xiàn)實地說，從市場角度看，有不少人在觀望，基于RISC-V指令集的芯片及產(chǎn)品，到底能不能量產(chǎn)，它的可靠性、穩(wěn)定性到底有多強。平頭哥已實現(xiàn)2GHz曳影1520的量產(chǎn)，并且將RISC-V真正落地到不同行業(yè)中去，客戶可達到千萬顆的大規(guī)模量產(chǎn)數(shù)，實際上證明了RISC-V可以作為一個可量產(chǎn)、穩(wěn)定可靠的高性能芯片的新選擇。
6、在研發(fā)無劍600平臺及曳影1520芯片過程中，解決了哪些難題？
首先，提升RISC-V的性能的確不容易，平頭哥從RISC-V處理器的指令設計、微架構實現(xiàn)（高性能、低功耗）、工具鏈和底層庫的優(yōu)化、操作系統(tǒng)優(yōu)化適配 ，到應用的聯(lián)合調(diào)優(yōu)，做了大量艱苦的研發(fā)工作，進而打造出無劍600平臺及SoC原型曳影1520。
其次，高性能RISC-V芯片的量產(chǎn)，要求先進工藝，更考驗整個芯片設計的能力，特別體現(xiàn)在性能和功耗的平衡把握上。2GHz以上的芯片架構設計，與1GHz水平的MCU微處理器的設計很不一樣，要在有限的功耗條件下跑更復雜的IP核，而這些GPU、NPU、VPU的核，對內(nèi)存帶寬、算力資源的消耗是非常大的。因此，在算力和內(nèi)存、功耗、成本上，多方面都需要做一個綜合的平衡。
再次，無劍600系統(tǒng)很復雜，平頭哥投入大量資源做調(diào)試，才在技術軟件上達到基本穩(wěn)定的量產(chǎn)水平。無劍600不單單是個RISC-V 處理器，也不僅是一個SoC大芯片，它還包括上面跑的一套非常復雜的軟件體系。從硬件設計，到軟件棧的形成，再到上層應用的繁榮，有很長的一段路要走。
7、RISC-V兼容龍蜥操作系統(tǒng)，并運行LibreOffice等桌面軟件，為什么重要？
在無劍600平臺上，平頭哥與龍蜥開源社區(qū)、中科院軟件PLCT實驗室所進行了軟硬件全棧的聯(lián)合優(yōu)化，完成了RISC-V與基于Linux的龍蜥操作系統(tǒng)的3000多個基礎包適配，并在曳影1520上首次運行FireFox瀏覽器、LibreOffice等大型桌面級軟件，以及Hexo和Open Rocket等基于NodeJS和JAVA的應用，極大拓展了RISC-V的想象力。
全棧適配龍蜥操作系統(tǒng)，印證了無劍600的RISC-V高性能。龍蜥操作系統(tǒng)（Anolis OS）定位于服務器端，支持多種主流芯片架構和計算場景，兼容CentOS生態(tài)，是一款主流的、開源的、基于Linux的云計算操作系統(tǒng)。龍蜥操作系統(tǒng)擁有豐富、復雜的軟件棧，對芯片的要求非常高。以前，RISC-V可跑基于Linux的Ubuntu桌面應用操作系統(tǒng)，現(xiàn)在，RISC-V芯片可適配主流云計算操作系統(tǒng)，引領了RISC-V與Linux的技術融合，有望將RISC-V推往桌面端乃至云端。
全棧適配龍蜥操作系統(tǒng)，凸顯了RISC-V可深度定制化的軟硬聯(lián)合優(yōu)化能力。在適配過程中，我們針對特定領域、特定應用實現(xiàn)了從處理器到上層軟件的聯(lián)合優(yōu)化，讓用戶獲得更好體驗。目前，基于無劍600平臺可運行龍晰社區(qū)的 Alibaba Dragonwell、Alibaba Node 等云上應用，OpenJDK、NodeJS、Python 等上游社區(qū)常見應用，以及NCNN等常見AI 應用。
此次合作，是龍蜥社區(qū)首次對RISC-V提供支持。阿里云龍蜥操作系統(tǒng)首次完成RISC-V的全面驗證，可屏蔽底層硬件的差異化，給用戶提供無差別的順暢使用體驗。
8、第三方如何評價平頭哥無劍600及相關成果？
RISC-V國際基金會CEO Calista Redmond 認為：“無劍600芯片平臺可開發(fā)性能更高的SoC芯片，支持更高的主頻及更大的存儲，可實現(xiàn)強大的邊緣AI計算。基于玄鐵RISC-V處理器，該芯片平臺支持Linux和Android，進一步豐富和加強了RISC-V 軟件生態(tài)系統(tǒng)，也印證了RISC-V社區(qū)技術融合與蓬勃發(fā)展的巨大潛力?！痹u價稱。
中科院計算機所研究員包云崗評價稱：“高性能是RISC-V下階段需要突破的技術方向。今天平頭哥發(fā)布的無劍600平臺及量產(chǎn)芯片，證明了RISC-V架構完全能夠勝任更高性能的商用場景，今后在這個平臺必定會涌現(xiàn)出更多高性能RISC-V芯片。RISC-V正從IoT終端走向邊緣側和云端，未來在數(shù)據(jù)中心場景的潛力同樣巨大，中科院、龍蜥社區(qū)、基金會和平頭哥正聯(lián)手搭建RISC-V軟硬件全棧大平臺，囊括底層SoC平臺、操作系統(tǒng)、上層豐富軟件等，這將為全球RISC-V開發(fā)者提供更好的軟硬一體基礎，為推動全球RISC-V生態(tài)繁榮作出貢獻?！?/p>
龍蜥社區(qū)理事長、阿里云操作系統(tǒng)負責人馬濤表示，龍蜥操作系統(tǒng)開源社區(qū)從成立第一天起就制定了對多樣算力全面支持的發(fā)展方針，并一直積極探索如何面向未來構建新型的軟硬一體協(xié)同優(yōu)化體系。伴隨無劍SoC平臺的發(fā)布，龍蜥社區(qū)通過基礎軟件的優(yōu)化積極參與了高性能RISC-V軟硬件平臺的共建，并取得了令人矚目的成就。未來，龍蜥社區(qū)將繼續(xù)和中科院、平頭哥一起攜手推進基于RISC-V的軟硬一體全棧協(xié)同體系建設，以開源、開放、協(xié)作的精神促進RISC-V生態(tài)的持續(xù)繁榮。
中科院軟件所PLCT實驗室項目總監(jiān)吳偉表示，PLCT實驗室相信在未來五到十年之內(nèi)，RISC-V會和X86、Arm一起成為三大CPU主流架構。這個過程并非自然發(fā)生，而是需要全球軟件及硬件開發(fā)者的共同努力，有一個漫長艱苦的爬坡期。“我們非常興奮地見證平頭哥的最新RISC-V芯片及相關平臺，運行著最新的龍蜥RISC-V發(fā)行版，其性能和穩(wěn)定性都給我留下了深刻的印象。相信包括平頭哥和PLCT實驗室在內(nèi)的中國RISC-V軟硬件廠商、科研機構、開發(fā)者，能夠在RISC-V全球市場及國際合作中不斷獲得更出色的表現(xiàn)?！?/p>
9、發(fā)展RISC-V技術，平頭哥優(yōu)勢有哪些？
十余年指令集技術積累：平頭哥技術團隊擁有十多年CPU和芯片研發(fā)經(jīng)驗，長期從事自研指令架構、CPU微體系結構與系統(tǒng)芯片產(chǎn)品的研發(fā)，多款CPU IP核得到大規(guī)模量產(chǎn)的驗證。
技術實力領先： 平頭哥是高性能RISC-V處理器的先行者。2019年發(fā)布的玄鐵C910處理器，通過發(fā)揮自研的指令集的能力，在通用計算能力上性能相比傳統(tǒng)指令架構提升20%以上；2022年，通過矢量擴展和全鏈路軟硬件能力的提升，在MLPerf Tiny的測試中，遙遙領先第二名，取得4項第一，走出了DSA擴展的重要一步。
產(chǎn)品豐富，市占率高：平頭哥已擁有從低功耗、低成本到中高性能等豐富的RISC-V處理器產(chǎn)品家族，廣泛應用于MCU、藍牙、無線、語音、視覺等30多個領域及應用場景。玄鐵系列處理器已成為國內(nèi)RISC-V領域影響力和市場占有率最大的處理器產(chǎn)品，以每年50%的授權數(shù)增長。
堅持開源開放：平頭哥深耕芯片自研技術多年，并堅持開源開放，為推進算力普惠不斷努力。2019年，玄鐵C910一面世就對外開放，同時首次開源低功耗MCU芯片設計平臺“無劍100 Open”。2021年玄鐵4款量產(chǎn)處理器全棧開源，為全球開發(fā)者提供了架構新選擇，在此基礎上，開發(fā)者可實現(xiàn)開源EDA協(xié)同，創(chuàng)新硬件架構，豐富軟件應用生態(tài)。
著眼培育RISC-V生態(tài)：平頭哥大力推動RISC-V軟硬件生態(tài)的發(fā)展，適配了AliOS、FreeRTOS、RT-Thread、Linux、Android等操作系統(tǒng)，在百余款芯片中得到了應用。在適配Android過程中，平頭哥累計進行了12萬余行代碼的修改，已支持Andorid12；平頭哥也已適配基于Linux的、面向服務器的龍蜥操作系統(tǒng)，著重優(yōu)化Java應用，并首次運行LibreOffice等桌面軟件。
積極推進RISC-V國際標準建設：平頭哥是RISC-V國際基金會的董事會成員，是公認投入力量最大的中國機構。目前，在RISC-V國際基金會中，平頭哥參與了29個技術方向的標準制定，主導負責了10個技術小組，在過去一年里貢獻8篇技術文章給基金會。
10、平頭哥對RISC-V處理器未來有何規(guī)劃和布局？
未來，在RISC-V領域，平頭哥將在通用計算和DSA（專用領域）兩個方向上持續(xù)演進，一方面繼續(xù)突破RISC-V高性能，推進RISC-V軟件生態(tài)的建設，另一方面為各個行業(yè)提供更能滿足需求的產(chǎn)品。
平頭哥也將續(xù)推動處理器IP的研發(fā)，進一步推動RISC-V的應用往縱深方向挺進，在現(xiàn)有7款處理器產(chǎn)品的基礎上，繼續(xù)推進3個系列產(chǎn)品——
C系列面向高端復雜計算場景，E系列面向高能效低成本的應用場景，R系列面向工控車載場景。C系列未來將進一步往優(yōu)越的性能方向推進，E系列進一步推進能效，而R系列，將推動車規(guī)、實時方面的技術演進。
平頭哥還會和下游合作伙伴一起緊密合作合作，孵化更多的開發(fā)板、SOM模組等，讓他們能夠在工業(yè)、媒體、網(wǎng)絡、AI等方面去做全棧的適配和優(yōu)化。
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