阿里巴巴的RISC-V芯片，什么水平？

2020-08-24 14:00:29 来源: 半导体行业观察

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一年多以前，RISC-V基金会批准了基本指令集体系结构（ISA）和相关规范，该组织致力于推动芯片体系结构的发展，在过去的十年中，它已成为活跃而拥挤的处理器市场。对于采用开源许可证提供的相对较新的体系结构而言，这是重要的一步。如果公司希望基于ISA构建产品或修改ISA本身，并且打算从微控制器扩展到数据中心，则不需要公司付费。

RISC-V背后的支持者正在将架构定位为Intel和AMD所使用的X86以及现在被广泛使用的Arm架构的替代方案。其中，前者尚未开放，而后者虽然向制造合作伙伴提供其芯片设计，但许可费用高达数百万美元。越来越多的公司（例如Nvidia（据报道正在考虑竞标Arm）和Western Digital）开始采用该架构。另一家采用RISC-V的公司是中国超大型超级计算机阿里巴巴。中美之间在技术上的紧张关系正在加剧，中国正在继续推动该国使用的更多产品本土化，阿里巴巴和SiFive 等公司采用的就是RISC-V架构。

阿里巴巴在7月份推出了其首款基于RISC-V的产品XT910（XT代表“玄铁”，这是用黑铁制造的重型剑），其16核设计的频率在2.0 GHz至2.5 GHz之间，使用12纳米工艺打造，其中包括16位指令。阿里巴巴声称XT910是迄今为止功能最强大的RISC-V处理器。该公司在本周的虚拟Hot Chips 2020会议上对处理器进行了更多讨论，对处理器进行了概述，对如何将其堆叠到Arm的Cortex-A73（专为高性能移动设备设计）方面进行了了解，并简要了解了该处理器。公司正在计划的方向。它还为我们提供了一个参考点，从中可以考虑RISC-V服务器处理器。

该芯片是由阿里巴巴达摩院旗下的年轻半导体部门T-Head设计的。T-Head的边缘产品负责人Yu Pu在2020年Hot Chips大会上谈到了该芯片，他说阿里巴巴希望RISC-V作为其云和边缘计算基础架构的基础。Pu承认这是架构的早期开发，但是公司工程师对这项技术以及如何与开源社区一起对其进行改进充满信心。

他说：“尽管RISC-V在技术和生态系统方面还不够成熟，但我们认为它具有巨大的潜力。” “这项工作的目的是通过开源协作为基于RISC-V的高端和高性能嵌入式计算核心做出贡献。”

像许多基础架构组件供应商一样，阿里巴巴正在关注云，移动性和物联网的兴起所带来的行业的快速变化，它所产生的海量数据非常丰富，并有望在2025年达到175 ZB，以及运行人工智能（AI），机器学习，自动化和分析等技术以收集，存储，管理和分析所有数据所需的计算，网络和存储功能。他说，越来越多的智能物联网和“天文计算流量”推动了对低功耗和低成本基础架构的研究。

Pu说：“ RISC-V在这个时候非常具有吸引力，因为作为封闭和昂贵的ISA的替代品，开放和免费的ISA RISC-V通过开放标准的协作来加速处理器创新”，“可扩展性和模块化使处理器客户能够针对特定领域的工作负载进行优化，例如机械加速器，网络处理，安全支出，存储控制器等，从而大大提高了处理效率并降低了设计成本。从技术角度和业务角度来看，RISC-V都很容易与合作伙伴提供的其他特定于域的IP一起使用。如今，RISC-V变得有点像Unix和Unix操作系统。我们的AliOS（阿里巴巴的Linux发行版）也完全支持它。随着工具链变得越来越成熟，

XT910支持RISC-V 0.7.1矢量扩展，包括用于AI加速的矢量引擎，并基于台积电的12纳米FinFET工艺。它是基于集群的多核设计，每个集群最多可具有四个内核。每个内核支持32 KB至64 KB的L1数据高速缓存和32 KB至64 KB的L1指令高速缓存。它包括一个混合分支预测器，可实现多个预测器机制以提高性能和效率。该芯片还提供了RISC-V Turbo功能，该功能使用诸如同步多个内核和更快的内存访问等调整来提高性能，但也可以关闭以使该芯片与其他RISC-V芯片完全兼容。

它具有深层超标量无序流水线，前端每个周期有8个访存，3个解码和8个发布指令，无序内存访问，专用分支处理和无序向量计算。后端。多核互连具有解耦的处理器接口单元（PIU），MOESI一致性协议和可配置的高达8 MB的二级缓存。

人工智能是增加使系统能够管理和分析正在生成的大量数据所需的智能的关键。以下是AI优化的矢量扩展的详细信息，其中每个集群包含超过300GFLops的FP16计算能力。

阿里巴巴将芯片的功能与Arm Cortex-A73的功能进行了比较，后者是华为于2017年推出的麒麟970 AI的移动平台的基础。测试中使用的XT910芯片配置为相同的L1缓存大小。下面的结果显示，在许多基准参数中，阿里巴巴芯片的性能都超过了Cortex-A73，尽管Pu承认XT910仍然是一个年轻的芯片，需要做更多的工作。他说，但最初的数字令人鼓舞。