電子發(fā)燒友網報道（文/吳子鵬）從2010年，也有說是2011年發(fā)展至今，RISC-V取得了驚人的成就，尤其是在RISC-V國際基金會和RISC-V中國產業(yè)聯盟相繼成立之后，目前RISC-V已經用比ARM架構更少的時間完成了核心累計出貨超百億顆的里程碑。

翻看RISC-V中國產業(yè)聯盟的下載文件，一張制定于2019年的圖表非常有意思，如下圖所示，這張表的表頭寫著部分開源的RISC-V實現。而如果只看目標定位一欄，會發(fā)現這些品類代表了目前市面上大部分的RISC-V芯片產品，即便是近期出現的一些RISC-V高性能芯片，也可以歸入到嵌入式，當然現在可能稍有變化叫邊緣智能。

未來幾年，按照預測RISC-V將會以更加恐怖的速度增長，除了在原有這些領域發(fā)揮重要價值，RISC-V肯定還需要拓展更多新的領域，其中異構計算領域對于RISC-V而言至關重要，能夠發(fā)揮RISC-V指令集的全方位優(yōu)勢，并有望催生全新的計算芯片體系。

RISC-V和異構計算

想要知道RISC-V在異構計算方面有怎樣的優(yōu)勢，那么就必須要搞清楚兩者各自的優(yōu)勢，以及如何進行結合。

隨著邊緣智能概念的強化，高性能計算已經突破傳統(tǒng)專門指向數據中心這一點，變得豐富多彩，并且區(qū)別于傳統(tǒng)數據計算主要追求算力，以邊緣智能為主導的新一波計算需求則強調能效和靈活性。當然，無論是傳統(tǒng)的以算力為中心，還是未來的以數據為中心，異構計算的模式都將發(fā)揮巨大的價值。

根據研究機構Omdia的報告，2024年采用Chiplet的處理器芯片全球市場規(guī)模將達58億美元，到2035年將達到570億美元。我們都知道Chiplet主要面向大規(guī)模計算和異構計算。其他和異構計算掛鉤的AI芯片、服務器芯片等市場的規(guī)模也都是巨量的，且在高速發(fā)展。比如統(tǒng)計數據顯示，僅在中國市場異構計算的服務器市場規(guī)模在2023年就將達到44.5億美元。

異構計算主要是指使用不同類型指令集和體系架構的計算單元組成系統(tǒng)的計算方式，包含了不同異構計算單元，如CPU、GPU、DSP、ASIC、FPGA等。異構計算突破了傳統(tǒng)計算芯片發(fā)展的慣性思維，不再強調系統(tǒng)中某一種類型計算芯片的核心地位，而是從系統(tǒng)層面優(yōu)化性能、性價比、功耗、面積等指標，體現綜合的計算性能優(yōu)勢。

我們再看RISC-V，從架構層面看，RISC-V指令集具有開源、開放、精簡、低功耗、模塊化、可擴展等技術優(yōu)勢。這其中，模塊化被認為是RISC-V在產業(yè)發(fā)展層面最大的優(yōu)勢。RISC－V將不同的部分以模塊化的方式組織在一起，并試圖通過一套統(tǒng)一的架構來滿足各種不同的應用場景，這種模塊化是x86與ARM架構所不具備的。在模塊化方面，RISC-V 的做法是將指令集劃分為幾個標準的子集，稱為擴展，并保持一些基礎的擴展，例如RV32I永遠不變，目前RISC-V已經I擴展-整數擴展（RV32I）、M擴展-乘法擴展（RV32M）、F擴展-單精度浮點擴展（RV32F）以及D擴展-雙精度浮點擴展（RV32D）等主要的指令擴展，這些擴展對于全球所有開發(fā)者而言都是可選的，帶來了極高的設計靈活性以及潛在可能性。

在異構計算的框架下，RISC-V可謂是如有得水，其提供了遠超x86架構和ARM架構的靈活性，并因為是后起架構，沒有歷史包袱，創(chuàng)新限制更少，因此RISC-V在異構計算時代擁有廣闊的應用前景。

去年12月份，Imagination Technologies宣布推出Catapult系列RISC-V中央處理器（CPU）產品系列，這些全面創(chuàng)新設計的CPU產品便是旨在滿足下一代異構計算的需求。

近日，阿里平頭哥發(fā)布的無劍600，實際上也是一個高性能RISC-V異構芯片的軟硬件全棧平臺，通過CPU、GPU和NPU等多元硬件的融合，實現了高性能、高內存帶寬、異構計算、人工智能（AI）加速等出色性能。

此前，在國家知識產權局網站上，也曾發(fā)布過一篇名為《一種基于RISC-V和神經形態(tài)計算的異構架構處理系統(tǒng)》的專利文檔。根據專利詳情，該專利主要用于解決神經形態(tài)加速器和通用CPU之間的集成難題，同時滿足性能與功耗的要求，可以兼容多種不同結構和深度的神經網絡的快速部署，可用于邊緣設備的語音識別、圖像識別和安防監(jiān)控等領域。

可以看到，目前產業(yè)界已經開始布局基于RISC-V實現異構計算，并且已經有相關的產品和平臺面世，打開了RISC-V進入更高、更大規(guī)模市場的大門。

RISC-V如何做好異構計算

RISC-V在異構計算領域的發(fā)展前景是極好的，當然所面對的挑戰(zhàn)也不小。我們都知道，對于RISC-V而言，其在異構計算方面的進展和在高性能方面的進展是同步，異構計算可以被看作是RISC-V沖擊高性能計算市場的重要抓手，那么面臨的挑戰(zhàn)其實和基于RISC-V實現高性能計算便較為一致，當然也會有一些挑戰(zhàn)是從異構計算理念出發(fā)的。

實際上，電子發(fā)燒友網此前的報道有過此方面的表述，相關言論來自中國科學院軟件研究所總工程師武延軍研究員。對于RISC-V在高性能領域的硬件發(fā)展，他表示，“當RISC-V生態(tài)發(fā)展到一定程度后，將不會再籠統(tǒng)地說一個處理器有多少個核，主頻多少，算力多少。而是講一個處理器中有多少種類型的核心，每一個核心有怎樣的定制能力。這些不同類型的核心集中在一個平臺上，能夠滿足豐富的應用場景需求。”

很顯然，RISC-V想要在異構計算領域有所作為，產品的豐富度和定制性要能夠完美展現，比如目前異構計算延伸出了“XPU”的概念，RISC-V對此都要進行實現。并且，XPU理念現階段還是以ARM架構為主導，RISC-V需要先模仿后超越，全面釋放自己的模塊化和靈活性優(yōu)勢。在此過程中，基于RISC-V打造的計算芯片還需要滿足通用標準，未來也主導通用互聯標準。

武延軍研究員也在軟件層面講到了RISC-V后續(xù)需要強化的點，“往高性能去發(fā)展，對于上面的軟件生態(tài)是一個非常大的挑戰(zhàn)?？梢钥吹侥壳斑€有很多核心的基礎軟件沒有很好地跑在RISC-V平臺上。這里可能會有指令集規(guī)范還不成熟的問題，但更多的是這些基礎軟件包之前都是在x86和ARM平臺上面跑，從維護者、社區(qū)的角度，還沒有把RISC-V當成Tier-1或者First-Class-Citizen去對待。這里面有理念問題，有投入問題，也有商業(yè)利益回報問題?！彼麑Υ酥v到。

因此，RISC-V做異構計算其實并不只是單純豐富芯片種類，提升芯片性能，也需要完善軟件生態(tài)，這個難度可能比硬件更大。但無論前路如何充滿荊棘，異構計算都是RISC-V必須把握好的一個產業(yè)大趨勢，在處理器架構方面，RISC-V要想實現和x86架構以及ARM架構三分天下，不能一直靠模仿ARM，而異構計算有足夠的市場容量和市場廣度讓RISC-V走出自己的路，這是至關重要的。