提升超20%！平頭哥推高能效RISC-V處理器，推進端云一體生態

電子發燒友網報道（文/梁浩斌）在2022云棲大會上，阿里平頭哥發布了全新的RISC-V高能效處理器玄鐵C908。對于RISC-V架構而言，目前已經在IoT等對性能要求不高的領域大放異彩，但想要進一步提高RISC-V的競爭力，打開更大的市場，就需要往高性能領域突破。

平頭哥半導體有限公司副總裁孟建熠在會上提到，當前RISC-V在高性能領域有兩方面亟待突破，分別是高能效處理以及軟件生態建設。

那么作為國內RISC-V生態發展的重要推動者之一，在能效上，平頭哥進展如何？

平衡高性能低功耗，拓展RISC-V應用新領域

面向極致高性能，其實平頭哥在2019年就發布了主頻可高達2.5GHz的玄鐵C910處理器，當時刷新了RISC-V處理器的性能記錄。據介紹，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，這也使得RISC-V處理器未來能夠應用在AI、通信、自動駕駛、5G等領域。

在高能效方面，今年平頭哥已經發布了無劍600高性能SoC芯片設計平臺，“打樣”曳影1520 SoC原型，將RISC-V從1GHz帶進2GHz商用時代。曳影1520搭載四核玄鐵C910 CPU、4個TOP NPU以及廣泛的標準I/O接口，還采用了符合GlobalPlatform標準的可信執行環境 (TEE) 安全認證方案。

而基于曳影1520 SoC，以及無劍600高性能RISC-V異構芯片的軟硬件全棧平臺，阿里推出了一款型號為DC-ROMA的筆記本電腦，并運行阿里巴巴基于Linux自研的OpenAnolis操作系統?？梢哉f，阿里通過軟硬件上的融合優勢，成功將軟高性能RISC-V處理器落地到終端產品上。



但高性能往往意味著高功耗，要令RISC-V處理器適應更豐富的場景，比如智能交互、AR/VR等領域，還需要平衡高性能和低功耗，也就是需要高能效的處理器。這次發布的玄鐵C908，就是平頭哥在RISC-V能效探索的最新成果，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。

CPU能效提升方面，玄鐵C908支持多核多簇架構，采用高效9級雙發按序流水線，主頻雖然不如C910極致，但也達到了2GHz。再加上通過多通道、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；多級cache擴展等多項技術的結合，實現CPU能效的大幅提升，整形、浮點計算相比上一代C906平均提升40%以上。



另一方面，為了提升AI算力和能效，玄鐵C908在微架構上作出了升級，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的C906提升50%以上。相比此前在國際權威AI測試MLPerf TIny V0.7中奪冠的玄鐵C906，C908在圖像分類任務中性能更是再提升3.5倍。

即使與業界同性能處理器相比，玄鐵C908能效提升也超過20%，因此C908可以廣泛適用于智能交互、多媒體終端、AR/VR、無線通訊等場景和領域。而在EEMBC行業應用測試中，玄鐵C908相比C906提升幅度也不小，包括信號處理提升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。換個說法就是，在行業應用中，C908可以用相同的功耗完成更多更復雜的任務。

據稱，C908處理器將會在嘉楠科技的K230中高端立體視覺AI芯片上首發，定位低功耗、高性能、快速啟動，具有高主頻、AI適配等能力，預計將在明年上市。

如果我們回顧ARM處理器的發展歷程，不難發現，從應用上一開始專注于低成本、低功耗的領域，隨著應用領域的持續拓展，再推進從高性能到高能效的方向發展。RISC-V作為后起之秀，初期的目標其實類似于ARM，同樣是從低成本、低功耗入手。但目前隨著業界對于RISC-V的重視，近年來有逐漸往進軍高性能領域的產品出現，包括2019年平頭哥發布的玄鐵C910。

而接下來，邊緣計算對于高能效的需求，是未來RISC-V拓展應用領域的機會。據了解，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。從低功耗，到高性能，再到高能效，平頭哥正不斷推動RISC-V挖掘出更多核心競爭力，讓RISC-V普惠算力進入更多場景和領域。

接入安卓體系，適配操作系統，軟件生態加速發展

前面提到，RISC-V在高性能領域有兩方面亟待突破，分別是高能效處理以及軟件生態建設。處理器硬件的發展解決了應用需求的問題，但對于RISC-V未來能夠達到怎樣的市場地位，軟件生態可以說起到決定性作用。

目前來看，平頭哥已經形成了RISC-V軟硬一體的全棧平臺，軟件棧方面已經構建起包括工具鏈、中間件與組件、操作系統、AI加速庫、針對應用的SDK等在內的玄鐵RISC-V軟件生態。

在RISC-V開發工具層面，平頭哥已形成完整的玄鐵RISC-V處理器端云一體開發工具，自研集成開發環境CDS/CDK，實現開發環境與云端打通，從應用方案，到開發診斷，再到芯片資源庫，提供最全面的技術支持。通過深度架構優化，平頭哥讓GCC和LLVM編譯器的動態指令數下降20%。

同時平頭哥還提供AI部署工具HHB，該工具具備高效、技術領先、兼容開放、易于使用等特點。此前在國際AI權威榜單MLPerf Tiny v0.7測試中，基于HHB及加速庫CSI-NN2的軟硬件聯合優化方案，玄鐵C906處理器取得了全部4個AI典型任務指標的第一。

面向開發者的工具準備好后，下一個重點無疑是接入主流操作系統。目前安卓系統是全球市場占有率最高的移動操作系統，但幾乎與ARM架構綁定在一起，特別是智能手機、IoT等重要市場上。因此，RISC-V接入安卓體系，無論是從安卓的應用生態考慮、還是從市場空間去考慮，都是業界所期待的。

去年電子發燒友網曾對平頭哥成功將安卓移植到RISC-V平臺上進行多次報道，平頭哥在2021年10月首次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。今年4月，玄鐵C910在安卓12.0系統上成功運行TensorFlow Lite，集成多項第三方關鍵組件，證明了RISC-V可兼容不斷更新的安卓系統。

到了今年9月，RISC-V接入安卓體系又迎來新的突破。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。

這意味著安卓系統兼容RISC-V處理器的進程，又邁出一大步。

當然，在安卓系統之外，平頭哥在云上操作系統、端側操作系統都分別實現了適配?；诟咝阅躍oC原型“曳影1520”，平頭哥已經完成龍蜥操作系統Anolis OS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。這意味著未來RISC-V能夠走向云計算等高性能應用，同時繼續向“云-邊-端”一體的方向發展。

在本屆云棲大會上，平頭哥還宣布完成RISC-V與統信操作系統社區版本的首度適配，并成功運行桌面環境的多款軟件，展示了RISC-V在桌面端的應用潛力。

到目前為止，玄鐵RISC-V處理器已完成RTOS、Yocto Linux、Android、龍蜥、統信等多款云、邊、端國際主流及國產操作系統的適配。

作為RISC-V國際基金會董事會成員，平頭哥自2019年加入以來，一直參與技術組標準討論，在11個技術組中擔任Chair/Vice-Chair，領導技術組討論和技術標準的制定。據了解，今年平頭哥還推動RVM-CSI(Common Software Interface)技術組成立，為基于RISC-V架構的不同MCU提供統一的軟件接口，從而推動RISC-V軟件生態的發展。

毫無疑問，RISC-V在各方的支持下，正在以驚人的速度建立強大的軟硬件生態體系，并正在從IoT終端加速往邊緣側和云端推進。正如中國科學院院士、半導體物理和器件專家褚君浩在今年云棲大會上所言：“一個蓬勃發展的生態，是指令集乃至芯片成功的關鍵，需要更多科研人員、高校院所、企業和產業各界的廣泛參與。從中國走向世界，今天RISC-V在中國取得的長足發展，本身就是全球信息技術發展史的一部分，也必將貢獻于全人類的技術共同體?！?br />