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科工力量:性能打破天花板?國產(chǎn)RISC-V處理器還有很長的路要走
【文/科工力量專欄作者 鐵流】
日前,由阿里巴巴平頭哥舉辦的首屆玄鐵RISC-V生態(tài)大會(huì)在上海舉行。就本次大會(huì)發(fā)布的內(nèi)容來看,主要是對(duì)過去幾年的成績做了匯總,以及一些對(duì)未來的期望。目前,RISC-V在中國剛剛起步,風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇并存,確實(shí)是國產(chǎn)CPU突圍的一個(gè)選項(xiàng),但不宜過度吹捧。
RISC-V是反抗知識(shí)產(chǎn)權(quán)霸凌的產(chǎn)物
一直以來,知識(shí)產(chǎn)權(quán)是西方國家對(duì)中國發(fā)難的一張牌。在這方面,最典型的例子就要數(shù)特朗普,特朗普就在推特中聲稱,有價(jià)值3000億美元知識(shí)產(chǎn)權(quán)被竊。
以史為鑒,在抄襲前人知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面,最成功的典范就是美國。在美國追趕歐洲技術(shù)的時(shí)代,美國無視歐洲專利,并且肆無忌憚的山寨和偷竊歐洲技術(shù)。只不過如今山水輪流轉(zhuǎn),輪到美國處于技術(shù)優(yōu)勢地位了,于是美國就利用知識(shí)產(chǎn)權(quán)作為武器,打擊在科技水平上處于追趕地位的發(fā)展中國家。
專利的本意在于社會(huì)保障權(quán)益的情況下,私有的知識(shí)逐漸變?yōu)楣?。就理想狀態(tài)而言,好的專利能吸引投資,更好的回饋創(chuàng)新者,而專利保護(hù)期的有限性能鼓勵(lì)發(fā)明人繼續(xù)創(chuàng)新。他們的新知識(shí)在保護(hù)期內(nèi)能用于教育,保護(hù)期后能用于商業(yè),使后來者可以更好的利用。但這只是最理想的狀態(tài),在實(shí)踐中,歐美科技公司總是會(huì)濫用知識(shí)產(chǎn)權(quán),形成事實(shí)上的知識(shí)產(chǎn)權(quán)霸凌。
這方面,最典型的例子就是高通。在3G時(shí)代,高通創(chuàng)始人中的一位世界級(jí)科學(xué)家,通過一篇論文論證CDMA可以比TDMA提升18倍,于是全世界都把CDMA作為通信技術(shù)未來發(fā)展的方向,然后高通通過對(duì)CDMA技術(shù)的壟斷,在3G時(shí)代濫收高通稅,引發(fā)眾怒,這幾年中國、歐洲和韓國對(duì)高通頻頻發(fā)起反壟斷調(diào)查,則是秋后算賬。
Intel濫用X86專利也是一個(gè)很好的例子。早期,做X86的并不止如今的Intel、AMD兩家,Cyrix也是玩家之一,在Cyrix被VIA收購以后,為了壟斷市場,Intel對(duì)VIA祭出專利大棒,把VIA的X86芯片徹底打死,順帶拍死了VIA曾經(jīng)很紅火的橋片業(yè)務(wù)。之后全美達(dá)想要通過兼容X86的方式打插邊球,結(jié)果被Intel用專利訴訟的方式活活耗死,因?yàn)樵谠V訟期間,沒有公司敢和全美達(dá)做生意,最后全美達(dá)打贏了官司,輸?shù)袅斯尽?
新崛起的ARM,在授權(quán)上也略有濫用知識(shí)產(chǎn)權(quán)霸權(quán)地位的味道,ARM雖然卡的沒Intel那么死,但購買ARM指令集授權(quán)頗為不菲,而且還不允許你改。在過去幾年里,ARM多次配合美國政府制裁中國企業(yè),數(shù)月前,ARM直接宣布不再授權(quán)中國芯片設(shè)計(jì)公司使用其先進(jìn)的CPU芯片設(shè)計(jì)IP。
正是因?yàn)镮ntel和ARM太霸道,RISC-V興起,隨后獲得了全球大量商業(yè)公司的青睞。由于美國對(duì)中國發(fā)起科技戰(zhàn),以及Intel和ARM過于霸道,中國IC設(shè)計(jì)公司只有兩個(gè)選擇,要么研發(fā)自主指令集另起爐灶,比如龍芯和申威,要么再找一個(gè)國際上相對(duì)開放的新指令集,比如RISC-V。對(duì)于當(dāng)下的中國IC設(shè)計(jì)公司而言,如果膽略不足,或能力不足,不敢另起爐灶,開發(fā)和使用自主指令集,那么,RISC-V則是必然的選擇。
當(dāng)下的RISC-V處理器更適合嵌入式應(yīng)用
目前,對(duì)于RISC-V有不少過于樂觀的吹捧,有學(xué)者就表示RISC-V是中國CPU領(lǐng)域受歡迎的架構(gòu),成為推動(dòng)新一代信息技術(shù)發(fā)展的新引擎。還有媒體認(rèn)為,平頭哥已基本完成國際及國內(nèi)主流操作系統(tǒng)與RISC-V的全適配,包括安卓、Debian、Fedora、Gentoo、Ubuntu、龍蜥、統(tǒng)信、openKylin、創(chuàng)維酷開系統(tǒng)、RTT等操作系統(tǒng)。這意味著RISC-V完全有能力通過云、桌面、終端等不同操作系統(tǒng)承接軟件應(yīng)用,上層應(yīng)用開發(fā)者0代碼即可順滑實(shí)現(xiàn)架構(gòu)兼容。
鐵流認(rèn)為,這些評(píng)價(jià)對(duì)于目前的國產(chǎn)RISC-V處理器而言無疑是捧殺,當(dāng)下的RISC-V處理器僅能滿足嵌入式場景,對(duì)于桌面和高性能服務(wù)器來說力有不逮。
首先,當(dāng)下的國產(chǎn)RISC-V處理器性能不足。以玄鐵910和無劍600為例,這里說明一下,玄鐵910是CPU核,類似ARM Cortex A55,無劍600則是CPU,無劍600集成了四個(gè)玄鐵910。
根據(jù)測評(píng)顯示,C910 AI推理性能與龍芯GS264和君正Xburst2相當(dāng)。
當(dāng)然,這只是推理能力測試,并非通用性能測試。就單核性能而言,網(wǎng)傳無劍600 SEPC06測試為10-12分。從這個(gè)測試可以看出,玄鐵910大概率是一個(gè)輕量級(jí)的CPU核,與AMD的Zen、龍芯的LA664等高性能CPU核有不小差距。總的來說,無劍600是一個(gè)給開發(fā)者的平臺(tái),RISC-V在嵌入式方面前景不錯(cuò),但想要在桌面和服務(wù)器市場立足尚需時(shí)日。
其次,RISC-V目前的指令集并不適合做高性能CPU。當(dāng)下,RISC-V標(biāo)準(zhǔn)指令集非常精簡,32位基礎(chǔ)指令是47條,64位基礎(chǔ)指令15條,基礎(chǔ)指令共62條,加上并入標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展指令,總數(shù)約為二、三百條。RISC-V功能比較簡單,張福新在講座中指出,用RISC-V和龍芯實(shí)現(xiàn)同樣的功能(GCC編譯器),RISC-V會(huì)比龍芯多用20%指令。說的透徹一些,RISC-V還不是一個(gè)成熟的商業(yè)指令集,還是一個(gè)不斷完善中的指令集標(biāo)準(zhǔn)。以X86和ARM而言,X86、ARM指令數(shù)超過2000條,RISC-V如果想要做高性能桌面產(chǎn)品,目前的指令集是肯定不夠的。類似的,龍芯的基礎(chǔ)指令集有300多條,加上向量指令、虛擬化、二進(jìn)制翻譯等,指令超過2000條,這才是成熟商業(yè)指令集的正常形態(tài)。
誠然,RISC-V允許自行拓展私有指令集,但有時(shí)候也不是允許拓展就能解決一切問題。具體來說,要做基于RISC-V指令集的高性能桌面CPU,自己拓展了一堆私有向量、虛擬化等指令,這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)這些指令沒有任何軟件支持,因?yàn)樽约和卣沟倪@些不是RISC-V標(biāo)準(zhǔn)指令集。行業(yè)里甚至可能還會(huì)發(fā)出不公開私有指令、碎片化、分裂RISC-V生態(tài)等指責(zé)。
也許幾年后,RISC-V進(jìn)一步發(fā)展推出了新的標(biāo)準(zhǔn),支持了之前沒有的特性,為了兼容標(biāo)準(zhǔn)RISC-V生態(tài),就必須放棄自己已經(jīng)拓展的指令,這等于前功盡棄,基于私自拓展指令設(shè)計(jì)的CPU都因不兼容標(biāo)準(zhǔn)RISC-V而在RISC-V體系中被邊緣化。
實(shí)質(zhì)上說,本次玄鐵RISC-V生態(tài)大會(huì)是阿里給自己的RISC-V處理器炒熱度做展銷。而且一些說法言過其實(shí),比如聲稱“玄鐵910打破了RISC-V性能的天花板,讓基于RISC-V架構(gòu)的高性能芯片成為可能”,即便不提國外機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的RISC-V處理器,只看國內(nèi),當(dāng)下國產(chǎn)RISC-V處理器的天花板是包云崗老師主持研發(fā)的香山處理器,何況玄鐵910只是一款輕量級(jí)的CPU核,距離其標(biāo)榜的高性能尚有不小差距。
另外,Linux發(fā)行版支持RISC-V是一回事,海量的應(yīng)用軟件是否支持玄鐵和無劍則是另一回事,這一點(diǎn)在信創(chuàng)工程中被充分驗(yàn)證,繁瑣的軟件適配工作已經(jīng)成為國產(chǎn)CPU推廣的最大障礙,Linux發(fā)行版支持RISC-V這僅僅是萬里長征第一步,想要進(jìn)軍桌面和服務(wù)器,國產(chǎn)RISC-V處理器還有很長的路要走。
RISC-V最大意義是培育人才和提升能力
劉鶴副總理在北京調(diào)研集成電路企業(yè)發(fā)展時(shí)指出,“發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)必須發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢,用好政府和市場兩方面力量......必須始終堅(jiān)持國際合作,廣交朋友,擴(kuò)大開放,堅(jiān)定維護(hù)全球產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈穩(wěn)定”。
作為一個(gè)冉冉上升,有望和美國平起平坐的大國,美國有的,中國必須有,美國沒有的,中國也要有。特別是在美國發(fā)起科技戰(zhàn),在半導(dǎo)體方面遏制中國的大背景下,中國必須有龍芯申威這樣的純自主CPU。同時(shí),中國市場很大,嵌入式市場異常廣闊,足以養(yǎng)活多款指令集CPU。
由于有國內(nèi)外眾多廠商參與,RISC-V的產(chǎn)業(yè)生態(tài)會(huì)逐步成熟,特別是在嵌入式應(yīng)用方面,會(huì)有大量商機(jī)。不過,RISC-V畢竟是美國人搞的東西,雖然目前RISC-V基金會(huì)擁有RISC-V開放指令集標(biāo)準(zhǔn),RISC-V基金會(huì)表示并不會(huì)受美國出口管制,但未來究竟會(huì)怎么樣?誰也無法保證RISC-V不會(huì)受到國際政治波及。
從這個(gè)角度看,RISC-V是國產(chǎn)CPU的一個(gè)備選項(xiàng),甚至只是一個(gè)補(bǔ)充選項(xiàng)。RISC-V最大的意義是培育人才,鍛煉隊(duì)伍,提升本土設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)和能力。
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