阿里平頭哥玄鐵處理器上新！ RISC-V生態再擴容，兼容安卓、統信和龍蜥
2022-11-04 13:49:28 EETOP 作者：Nancy Zhou11月3日，在2022云棲大會上，阿里平頭哥發布全新RISC-V高能效處理器玄鐵C908。據介紹，玄鐵C908處理器支持多核多簇架構，采用高效9級雙發按序流水線，主頻2GHz，通過創新的微體系結構和指令融合等技術，實現能效的大幅提升，較業界同性能處理器能效提升超20%。
此外，為進一步提升AI算力及能效，玄鐵C908升級了微架構，首次采用RISC-V Vector 1.0標準，并基于標準新增DOT指令；推出INT4數據類型；全面優化AI算子及算法庫，典型神經網絡計算的性能比前一代產品提升50%以上。玄鐵C908也因此超越此前在國際權威AI測試MLPerf Tiny V0.7中奪冠的玄鐵C906，在圖像分類任務中性能再提升3.5倍。
玄鐵C908在持續增強CPU性能和AI算力的同時，進一步提升了CPU和AI的計算能效。為達到提高處理器能效的目的，玄鐵C908實現了一系列特色技術創新：通過多通道、多模式數據預取技術，大幅提升數據訪問帶寬；通過融合特定指令流組合，提升讀取指令帶寬；進一步優化AI加速算子，在Vector矢量擴展基礎上進一步提升算力。
據了解，玄鐵C908可廣泛用于智能交互、多媒體終端、AR/VR、無線通訊等場景和領域。在EEMBC行業應用測試中，玄鐵C908較C906有大幅性能提升：信號處理提升1.3倍性能；網絡數據處理能力增強2.7倍；通信處理能力提升1.3倍。這意味著，行業應用中同樣的功耗條件下，玄鐵C908可完成更多的任務。基于玄鐵C908，平頭哥合作伙伴嘉楠科技已展開芯片研發工作，為行業提供更高性能、更低功耗、更加安全的芯片新選擇。
“玄鐵C908打開了RISC-V高能效應用的一片藍海領域。從低功耗，到高性能，再到高能效，平頭哥大幅提升軟硬一體的全棧能力，打造出豐富的玄鐵RISC-V處理器家族。”平頭哥副總裁孟建熠在2022云棲大會上說，“我們還將不斷拓展RISC-V技術、應用和生態的邊界，挖掘RISC-V在更廣闊的端云一體生態中的新價值。”
首次進入安卓開源生態體系，首個兼容云上操作系統
在端側，平頭哥引領RISC-V架構首次進入安卓開源生態體系，推動RISC-V正式與全球主流移動操作系統生態接軌。在云端，基于高性能SoC原型“曳影1520”，平頭哥完成龍蜥操作系統的適配，成為RISC-V架構兼容云上操作系統的全球首個里程碑，邁出了端云一體的重要一步。從端到云，平頭哥已完成RISC-V與RTOS、Yocto Linux、Android、龍蜥、統信等國際主流和國產操作系統的深度適配。
龍蜥操作系統（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，是一款主流的、開源的、基于Linux的云計算操作系統。龍蜥操作系統擁有豐富、復雜的軟件棧，對芯片的要求非常高。在無劍600平臺上，平頭哥與龍蜥開源社區、中科院軟件PLCT實驗室所進行了軟硬件全棧的聯合優化，完成了RISC-V與基于Linux的龍蜥操作系統的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。
統信軟件是國產操作系統的代表廠商，也是龍蜥社區副理事長單位。統信旗下擁有桌面、服務器、企業級應用、智能終端等四大產品線。其中統信桌面操作系統，面向不同人群提供社區版（deepin）、家庭版、專業版等細分版本。統信軟件是龍蜥社區的主要貢獻者之一，在2021年5月全國首家發行了基于龍蜥社區技術路線的商業服務器操作系統版本。目前統信操作系統國內裝機量累積超過300萬臺。
安卓系統是全球主流移動操作系統，擁有豐富的應用生態。將RISC-V架構接入安卓體系，一直是業界的巨大期待。平頭哥為此進行了大量技術創新，增補修改了12萬余行代碼，主導推動了兩大體系的深度融合。2021年10月，平頭哥最早完成了安卓系統的整體移植，在玄鐵C910處理器上首次兼容安卓10.0系統，并運行Chrome瀏覽器等應用。2022年9月30日，谷歌安卓AOSP社區開始接收RISC-V補丁。平頭哥率先提交關于Bionic C庫、模擬器、三方上游模塊等76項基礎代碼補丁，其中，與AOSP社區合作直接并入官方補丁18項，拆分合入C庫關鍵補丁12項，外部項目合入補丁4項，成為全球首批安卓系統吸納的RISC-V補丁。
不過，RISC-V適配安卓系統，仍然還處于一個很初級的階段。孟建熠在接受EETOP采訪時表示：“對于RISC-V來講，它一定要先對接安卓、Linux、RTOS等各種各樣的操作系統，在這個基礎之上，再做創新。此次谷歌安卓體系接納了RISC-V架構，表示RISC-V正式進入安卓生態的大賽場了。形象一點來說，之前它只是在場外熱身，如今就正式準備去比賽了。當然，RISC-V要在智能手機上實現商用，還有很長的路要走，需要大量的技術優化和迭代。”
隨著2022云棲大會上平頭哥發布高能效、AI增強的處理器玄鐵C908，玄鐵RISC-V處理器家族已基本形成C、E、R三個不同系列的處理器產品。每個系列都有對應的擴展CPU核。
C系列面向高端復雜計算場景，應用于視覺、語音、邊緣計算等領域，包含C906、C908、C910及C920等4款處理器。其中，玄鐵C910在2019年發布時，最高主頻可達2.5GHz，刷新了RISC-V處理器性能紀錄。內置玄鐵C910處理器的芯片，性能可提高一倍以上，芯片成本降低一半以上，極大降低高性能端側芯片的成本，推動RISC-V處理器成為5G、人工智能、網絡通信、自動駕駛等領域的新選擇。此次發布的908，定位中高端，是平頭哥所有處理器中，能效最好的。未來平頭哥還會持續推進高性能的探索。
E系列面向低功耗低成本場景，應用于微控制器、無線等領域，包含E902、E906及E907等3款處理器。E902是平頭哥在RISC-V架構上的首次嘗試，具備安全、低功耗等特點，印證了RISC-V架構的可行性。未來，平頭哥還將繼續布局產品，旨在做到全覆蓋。
R系列面向高可靠、實時處理場景，應用于工業控制、車載等領域，目前研發出R910這款處理器，具備高性能、高可靠、實時處理增強的功能特性，未來R系列將繼續演進出更多豐富處理器。
目前，玄鐵RISC-V處理器已在邊緣計算、無線通訊、工業控制、通用MCU等30多個行業實現了商業落地，是中國RISC-V領域中應用規模最大的處理器。從1 GHz跨入2 GHz商用，平頭哥不斷引領RISC-V新架構的性能提升，推動RISC-V進入新領域。
在2022云棲大會上，中國工程院院士倪光南表示：“開源模式已經從軟件領域走向了硬件領域。近年來，國際上一種新興的開源精簡指令集架構RISC-V, 為我國掌握芯片產業發展主動權提供了機遇。發展中國芯片產業，要大力發展壯大RISC-V產業生態，爭取在萬物互聯的新時代中，使得RISC-V發展成為世界主流，形成X86、Arm和RISC-V三分天下的格局。”
RISC-V國際基金會CEO Calista Redmond表示：“RISC-V是史上最豐富、最開放的指令集架構，目前已有100億顆芯片采用RISC-V，分析師預測到2025年，將有800億CPU核心采用 RISC-V架構。RISC-V 正在迅速建立強大的生態體系，阿里巴巴在RISC-V上盡心盡力的投入和眾多貢獻，對全球開發者、技術社區和產業界意義重大，讓我們看到了RISC-V可落地的技術及商業前景。”
在RISC-V領域，平頭哥在通用計算和DSA（專用領域）兩個方向上持續演進，一方面繼續突破RISC-V高性能，推進RISC-V軟件生態的建設；另一方面為各個行業提供更能滿足需求的處理器產品，共同推進RISC-V在高能效、低功耗等特色領域的繁榮發展。
就具體應用場景來說，平頭哥重點關注的領域有：人工智能、網絡通信、工業、存儲管理，包括通用MCU。至于數據中心領域，雖然平頭哥已經在規劃，但是純數據中心領域，平頭哥還并未涉足。。此外，在車規領域，平頭哥還沒有明確產品，雖然已經有計劃，但還需要時間。
當下，數據中心似乎成為RISC-V探索的一個熱門方向。對此，孟建熠肯定了這種探索的方向，但也認為， RISC-V要用在數據中心，還需要繼續提升性能，完善功能，同時培育更好的軟件生態，以更穩定可靠地滿足數據中心的算力要求。
