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倪光南院士:以全球视野谋划和推动开源RISC-V生态发展 | 科技导报

2024-01-29   科技导报   阅读量:214

    倪光南,中国工程院院士,中国科学院计算技术研究所研究员。联想集团首任总工程师,主持研发联想式汉卡和微机。研究方向为计算机及其应用。

    这几年来,我国各界越来越重视开源RISC-V架构,认为中国可聚焦于RISC-V发展“主流CPU”(即在世界市场上占据主要份额的CPU)。目前垄断这一市场的是美国企业控制的x86和ARM架构CPU,未来有可能参加角逐的是RISC-V,这是美国加州伯克利分校David Patterson教授(图灵奖获得者)的团队于2010年发布,至今在全世界深受欢迎。RISC-V设计先进,采取开源开放模式,并适合新一代信息技术领域“需求定义软件,软件定义硬件”的“定制化”趋势。

RV++生态的形成

    当前我们正面临百年未遇之大变局。中国业界显然无需维护现存主流CPU的垄断地位,借开源RISC-V兴起之机,打造世界主流CPU市场新格局。尤其是中国拥有的超大规模市场优势和人才优势,可以为RISC-V生态发展提供重大贡献。RISC-V作为CPU指令集(ISA)其先进性在业界已有公论,但今后RISC-V能否成功,能否跻身于世界主流CPU行列,关键取决其生态(ecosystem)的成败。历史上,伴随着互联网时代应运而生的“Wintel”(Windows+Intel)生态,支撑了x86 CPU;后来,伴随着移动互联网时代兴起的“AA”(Android+ARM)生态,支撑了ARM CPU;预计未来随着人工智能(AI)、物联网(IoT)等新一代信息技术的发展,有可能会逐渐形成新的、支撑RISC-V CPU的生态,我们可以将这种新生态描述为“RV++”。

    “RV++”中的“RV”是RISC-V的缩写,代表一套指令集,包括指令集和基本扩展集。一直以来,RV开源社区在“RISC-V国际基金会”(现改名为RISC-V国际协会,即RVI)主持下,聚集世界上无数开源工作者(包括中国在内),开放合作协同创新,使RV开源社区发展迅速,成为RV生态发展的核心。

    RV++生态的内涵“RV++”中的第一个“+”代表1套基础软件。在“Wintel”和“AA”生态中,强调了一个操作系统,而在“RV++”中,强调了一套基础软件。基础软件中当然包括操作系统,不过这些年基础软件发展很快,CPU实际上需要一整套基础软件的支持,而不仅仅是操作系统,基础软件可包括固件、虚拟化、操作系统、程序语言、编译器、基础库、开发组件、运行组件、异构计算、兼容支持……十余项根技术。

    一般地,基础软件规模大,开发周期长,且大多属于开源软件,因此发展RV的基础软件,不必从零开始,而应在现存的开源基础软件上进行扩展、完善。这一工作可以依托开源基础软件社区,通过世界范围的协同创新,发展出一整套对RISC-V优化的基础软件。RISC-V指令集允许全世界任何单位与个人免费使用,虽有利于商业化,但也易导致碎片化,所以在构建RV++生态中,要强调“1套基础软件”,既可避免重复投入,也有助于防止碎片化。不久前,中国科学院软件研究所推出的PLCT基础软件已经被世界上多家RISC-V芯片所采用,这说明“1套基础软件”是符合客观需求的。

    “RV++”中的第二个“+”代表N种“定制化”的芯片,即面向N种应用场景进行定制设计的芯片,这体现了RISC-V易于扩展和定制的优势,能更好地适应AI、IoT等丰富的应用场景,取得更高的性价比、能效比。

    N种“定制化”的芯片,实际上就是将RISC-V引伸到各个应用领域。普遍认为,新一代信息技术领域有“定制化”芯片的需求,对此RISC-V具备强大的竞争力。

RV++应用领域及建设根本

    现在看来在传统领域,“RV++”生态不容易替代传统的“Wintel”或“AA”生态。而在AI、IoT、智联汽车等新兴领域,RISC-V的开放性、设计简洁性以及低功耗等优势容易体现出来,恰恰是在这些新市场上,中国可以发挥自己的优势推进RV++生态发展,尽快把RISC-V推上世界主流CPU舞台,形成x86、ARM和RISC-V三分天下的格局。

    RV++生态建设的每个部分都离不开人的因素,为此,应当将RISC-V人才培训放在优先地位。党的二十大报告中提出,必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力。教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。人才是实现民族振兴,赢得国际竞争主动的重要支撑,也是RV生态建设的根本。

结论

    开源是世界的,也是中国的。拥抱开源、学习开源、用好开源符合历史潮流,符合国家战略、符合人民利益。希望各界在中国主流CPU发展上聚焦开源RISC-V,与世界开发者协同创新、反对垄断、反对遏制,为构建人类命运共同体贡献中国智慧、中国方案、中国力量!

    原文发表于《科技导报》2024年第2期,欢迎订阅查看。

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