阿里达摩院玄铁：推动RISC-V向高性能发展

过去几年，围绕着RISC-V一直有一个老生常谈的讨论，那就是这个新兴架构是否准备好走向高性能计算领域。

针对这个话题，阿里达摩院玄铁负责人在今天举办的第五届RISC-V中国峰会演讲中回应道：“在高性能上面，RISC-V从ISA底层到芯片正在不断成熟。”他同时预测，从今年开始的未来六年内，RISC-V会在数据中心等市场拿下三分之一的份额。随着发展，RISC-V将会在各个领域三分天下。

据达摩院介绍，RISC-V是一个可扩展的高性能弹性计算架构，能让高性能算力弹性流动，具体而言，则具备通用计算、大位宽Vector，Matrix和DSA等特征。而要让RISC-V能够一展所长，除了需要在硬件上投入，软件生态也非常重要。

首先看硬件方面，作为一个通用的CPU，RISC-V的实力是毋庸置疑的。关于Vector方面，借助大位宽Vector，能进一步拓展RISC-V的应用场景。

作为一个面世已经超过十年的架构，RISC-V 能够吸引大家的兴趣，大部分归因于其开放性和可扩展性。当中，灵活且对开发工程师友好的矢量指令集 RISC-V Vector是RISC-V的重中之重。

从相关报道可以看到，RISC-V Vector 拥有其他架构矢量指令没有的两大优点：硬件维护方便与指令长度可变。也就是说，对于某一个矢量操作，即使硬件中的寄存器长度变化，代码也不需要作更改。相反，在同一硬件中，即使指令长度作相应改变，代码也不需要更改。正是因为有这个特性，意味着任何 RISC-V 兼容处理器编写的代码在其余 RISC-V 处理器上依然适用，这对于用户来说，简易性直线上升。

在演讲中，达摩院也分享了大位宽Vector的价值，玄铁团队也在为客户定制拥有更好表现的CPU+Vector产品。

除了Vector以外，RISC-V的另一个特征就是引入了Matrix。达摩院负责人在演讲中也指出，AI的本质就是Matrix（矩阵），而RISC-V Matrix的引入，将引领AI加速引擎创新。

所谓Matrix，是一个按照长方阵列排列的复数或实数集合，元素是实数的矩阵称为实矩阵，元素是复数的矩阵称为复矩阵。而行数与列数都等于n的矩阵称为n阶矩阵或n阶方阵。达摩院所谓的“AI的本质就是Matrix”言论背后所展现的是人工智能计算的核心是矩阵乘运算，当中矩阵乘(Matrix Multiplication，MatMul)算子是AI计算中的重要计算单元。

为了推动RISC+Matrix落地，RISC-V International基金会成立了一个AME （Attached Matrix Extension）工作组。据介绍，该工作组指定了用于矩阵运算的 ISA 扩展。AME 指令作为程序指令流的一部分执行，但使用其自己的矩阵（块）寄存器和运算。AME 的目标是实现跨应用类别的可扩展性，涵盖从数值计算到 AI/ML 的各种应用，以及从嵌入式系统到 HPC 的各种环境。AME 规范还增加了额外的架构状态，考虑了独立实现的适用性，并为张量加速等未来的扩展奠定了基础。

在演讲中，达摩院也分享了公司遵循这个规范打造的TPE（Tensor Processing Engine），据介绍，正因为用了这样一个Matrix，使得达摩院的开发效率增加了近100%。

达摩院在演讲中还谈到，因为引入了DSA扩展接口，进一步加速了RISC-V算力创新。

玄铁DSA也能支持用户进行自定义架构开发。“从CPU到子系统，再到全栈的软件，我们构成了整个算力基座。”玄铁团队负责人说。

他同时指出，公司已经打造了高性能的玄铁C930，为RISC-V的高性能计算做好了准备。

据透露，面向服务器高性能应用场景的C930通用算力性能达到SPECint2006基准测试15/GHz；同时，C930搭载512位RVV1.0和8 TOPS Matrix双引擎，将通用高性能算力与AI算力完美结合；此外，C930还开放了DSA扩展接口以支持更多特性要求。

“玄铁铸基、智能为翼，RISC-V用高性能加上大算力合在一起、一定能够成为未来的网络建设基础。而我们一起创造历史，我们一定会是改天换地、摧枯拉朽的豪杰。”达摩院玄铁信心满满地说。