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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)大會在上海舉行。就本次大會發(fā)布的內(nèi)容來看,主要是對過去幾年的成績做了匯總,以及一些對未來的期望。目前,RISC-V在中國剛剛起步,風險與機遇并存,確實是國產(chǎn)CPU突圍的一個選項,但不宜過度吹捧。
RISC-V是反抗知識產(chǎn)權霸凌的產(chǎn)物
一直以來,知識產(chǎn)權是西方國家對中國發(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,有價值3000億美元知識產(chǎn)權被竊。
以史為鑒,在抄襲前人知識產(chǎn)權方面,最成功的典范就是美國。在美國追趕歐洲技術的時代,美國無視歐洲專利,并且肆無忌憚的山寨和偷竊歐洲技術。只不過如今山水輪流轉,輪到美國處于技術優(yōu)勢地位了,于是美國就利用知識產(chǎn)權作為武器,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保障權益的情況下,私有的知識逐漸變?yōu)楣小>屠硐霠顟B(tài)而言,好的專利能吸引投資,更好的回饋創(chuàng)新者,而專利保護期的有限性能鼓勵發(fā)明人繼續(xù)創(chuàng)新。他們的新知識在保護期內(nèi)能用于教育,保護期后能用于商業(yè),使后來者可以更好的利用。但這只是最理想的狀態(tài),在實踐中,歐美科技公司總是會濫用知識產(chǎn)權,形成事實上的知識產(chǎn)權霸凌。
這方面,最典型的例子就是高通。在3G時代,高通創(chuàng)始人中的一位世界級科學家,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作為通信技術未來發(fā)展的方向,然后高通通過對CDMA技術的壟斷,在3G時代濫收高通稅,引發(fā)眾怒,這幾年中國、歐洲和韓國對高通頻頻發(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。之后全美達想要通過兼容X86的方式打插邊球,結果被Intel用專利訴訟的方式活活耗死,因為在訴訟期間,沒有公司敢和全美達做生意,最后全美達打贏了官司,輸?shù)袅斯尽?
新崛起的ARM,在授權上也略有濫用知識產(chǎn)權霸權地位的味道,ARM雖然卡的沒Intel那么死,但購買ARM指令集授權頗為不菲,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直接宣布不再授權中國芯片設計公司使用其先進的CPU芯片設計IP。
正是因為Intel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。由于美國對中國發(fā)起科技戰(zhàn),以及Intel和ARM過于霸道,中國IC設計公司只有兩個選擇,要么研發(fā)自主指令集另起爐灶,比如龍芯和申威,要么再找一個國際上相對開放的新指令集,比如RISC-V。對于當下的中國IC設計公司而言,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。
當下的RISC-V處理器更適合嵌入式應用
目前,對于RISC-V有不少過于樂觀的吹捧,有學者就表示RISC-V是中國CPU領域受歡迎的架構,成為推動新一代信息技術發(fā)展的新引擎。還有媒體認為,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)承接軟件應用,上層應用開發(fā)者0代碼即可順滑實現(xiàn)架構兼容。
鐵流認為,這些評價對于目前的國產(chǎn)RISC-V處理器而言無疑是捧殺,當下的RISC-V處理器僅能滿足嵌入式場景,對于桌面和高性能服務器來說力有不逮。
首先,當下的國產(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集成了四個玄鐵910。
根據(jù)測評顯示,C910 AI推理性能與龍芯GS264和君正Xburst2相當。
當然,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。從這個測試可以看出,玄鐵910大概率是一個輕量級的CPU核,與AMD的Zen、龍芯的LA664等高性能CPU核有不小差距??偟膩碚f,無劍600是一個給開發(fā)者的平臺,RISC-V在嵌入式方面前景不錯,但想要在桌面和服務器市場立足尚需時日。
其次,RISC-V目前的指令集并不適合做高性能CPU。當下,RISC-V標準指令集非常精簡,32位基礎指令是47條,64位基礎指令15條,基礎指令共62條,加上并入標準的擴展指令,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和龍芯實現(xiàn)同樣的功能(GCC編譯器),RISC-V會比龍芯多用20%指令。說的透徹一些,RISC-V還不是一個成熟的商業(yè)指令集,還是一個不斷完善中的指令集標準。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,龍芯的基礎指令集有300多條,加上向量指令、虛擬化、二進制翻譯等,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,這時會發(fā)現(xiàn)這些指令沒有任何軟件支持,因為自己拓展的這些不是RISC-V標準指令集。行業(yè)里甚至可能還會發(fā)出不公開私有指令、碎片化、分裂RISC-V生態(tài)等指責。
也許幾年后,RISC-V進一步發(fā)展推出了新的標準,支持了之前沒有的特性,為了兼容標準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計的CPU都因不兼容標準RISC-V而在RISC-V體系中被邊緣化。
實質(zhì)上說,本次玄鐵RISC-V生態(tài)大會是阿里給自己的RISC-V處理器炒熱度做展銷。而且一些說法言過其實,比如聲稱“玄鐵910打破了RISC-V性能的天花板,讓基于RISC-V架構的高性能芯片成為可能”,即便不提國外機構設計的RISC-V處理器,只看國內(nèi),當下國產(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只是一款輕量級的CPU核,距離其標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,海量的應用軟件是否支持玄鐵和無劍則是另一回事,這一點在信創(chuàng)工程中被充分驗證,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,想要進軍桌面和服務器,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......必須始終堅持國際合作,廣交朋友,擴大開放,堅定維護全球產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈穩(wěn)定”。
作為一個冉冉上升,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,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)會逐步成熟,特別是在嵌入式應用方面,會有大量商機。不過,RISC-V畢竟是美國人搞的東西,雖然目前RISC-V基金會擁有RISC-V開放指令集標準,RISC-V基金會表示并不會受美國出口管制,但未來究竟會怎么樣?誰也無法保證RISC-V不會受到國際政治波及。
從這個角度看,RISC-V是國產(chǎn)CPU的一個備選項,甚至只是一個補充選項。RISC-V最大的意義是培育人才,鍛煉隊伍,提升本土設計團隊的技術和能力。
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