Çin, açık kaynaklı çipler alanında bir atılımı nasıl buluyor? RISC-V harika bir fırsat olacak
"Gelecek tahmin edilemez ama yaratılabilir"
AI Technology Review Press: Bir süre önce, "Huawei Sıkıntı" Sadece yerli bilim ve teknoloji çevrelerinde paniğe neden olmakla kalmadı, aynı zamanda yerli uzmanlar ve akademisyenler için bir uyandırma çağrısı yaptı. Açık kaynak alanını örnek alırsak, Çin Bilimler Akademisi Bilgisayar Teknolojisi Enstitüsü'nden araştırmacı Bao Yungang tarafından temsil edilen yerli uzmanlar ve akademisyenler Çin'in nasıl bir çıkış yolu bulabileceği ve açık kaynaklı projeler gibi teknik alanlarda inisiyatif kazanabileceği konusunda hararetli bir tartışma yaşandı. Dikkat Teması.
27-29 Haziran tarihleri arasında Uluslararası Test Komitesi (BenchCouncil) ev sahipliğinde ve National Supercomputing Shenzhen Center, Sugon vb. Tarafından ortaklaşa düzenlenen 6. Dünya Akıllı Bilgisayar Konferansında (BenchCouncil 2019), araştırmacı Bao Yungang daha da fazlası "Açık Kaynaklı Çipler" temalı bir alt forum düzenledi ve RISC-V Vakfı Çin Komitesini davet etti Başkan Fang Zhixi, Çin RISC-V Industry Alliance Başkanı Dai Weimin, Pekin Üniversitesi Bilgi Bilimi ve Teknolojisi Yüksek Enerji Verimliliği Hesaplama ve Uygulama Merkezi Yardımcı Araştırmacı Luo Guojie, Çin Bilimler Akademisi Bilgisayar Teknolojisi Enstitüsü Doktora öğrencisi Yu Zihao ve bir grup uzman ve akademisyen her boyuttan tartışmak üzere RISC-V tarafından temsil edilen açık kaynaklı yongaların mevcut durumu ve geleceği ve Çin'in açık kaynaklı yongalar alanında nasıl bir atılım bulması gerektiği.
RISC-V Vakfı Çin Komitesi Başkan , Eski Intel Başkan Yardımcısı Dr. Fang Zhixi ilk konuk olarak şu temayı getirdi: "RISC-V neden bir Mikroişlemci Devrimi?" Konuşma raporu. RISC-V'nin avantajlarını ve mikroişlemcilerin gelişim durumuna ve bazı güncel sorunlara dayalı olarak mikroişlemci alanına getirdiği devrim niteliğindeki etkiyi tartıştı ve mikroişlemcilerin gelecekteki gelişimi hakkında felsefi bir düzeyde görüşlerini paylaştı. .
RISC-V Vakfı Çin Komitesi Başkan Fang Zhixi
Her şeyden önce, Dr. Fang Zhixi, bilgi işlem alanındaki mevcut durumun şu olduğuna dikkat çekti: Bulut bilişimin% 99'u Inter x86 komut seti mimarisine dayanıyor, uç bilişimin% 99'u RISC komut seti mimarisini kullanıyor ve bilgi işlemin% 75'i ARM (gelişmiş RISC makinesi) kullanıyor. Bununla birlikte, mikroişlemciler şu anda aşağıdakiler de dahil olmak üzere birçok büyük sorunla karşı karşıyadır: Birincisi, veri merkezi, akıllı telefon ve Nesnelerin İnterneti pazarında, güç tüketimi sorunu gittikçe daha ciddi hale geliyor; ikincisi, mikro-mimaride onlarca yıldır yenilik ve performans artışı yok Yerinde değil, yeni fikir yok; üçüncüsü, güvenlik, gizlilik ve güvenilirlik günümüzün mikroişlemci tasarımında gittikçe daha önemli hale geliyor; dördüncü olarak, mikroişlemci tasarımı yazılım ekosistemine ve yazılım uyumluluğuna fazlasıyla bağımlı; beşincisi, şu anda eksik Yapay zeka, büyük veri, bulut bilişim ve blok zinciri gibi gelişmekte olan uygulamalar için mikro işlemci teknolojisi.
RISC-V'nin ortaya çıkışı, mikroişlemciler alanında devrim niteliğinde değişiklikler getirdi. Açık kaynak kodlu bir donanım talimat seti mimarisi (ISA) olarak, 2010 yılında California Üniversitesi, Berkeley'de doğan RISC-V, basit, kararlı, tamamen açık kaynak ve ücretsizdir. Aynı zamanda, kıyaslama talimatlarını ve genişletilmiş talimatları ayırarak etkinleştirebilir Çip tasarımı için yeni bir çağ başlatan genişletilmiş talimatlar aracılığıyla özelleştirilmiş modüller ve uzantılar.
Son olarak, Einsteinın şu cümlesini kullandı: "Sayılabilecek her şey sayılmaz ve önemli olan her şey sayılamaz (sayılabilecek her şey anlamlı değildir; sayılabilecek her şey değildir) Anlamlı şeyler hesaplanabilir) mikroişlemcilerin gelecekteki gelişimi hakkındaki görüşlerini ifade ediyor. Aynı zamanda, "Gelecek kestirilemez ama yaratılabilir" dedi. Mikroişlemcilerin geleceğini kesin olarak "tahmin etmek" bizim için zor olsa da, bu alan için daha iyi bir gelecek "yaratabiliriz".
İkinci olarak Çin RISC-V Industry Alliance Başkanı Dr. Dai Weimin geldi. Konuşma konusu "RISC- V: Çin'in Entegre Devre Endüstrisinin Tarihsel Fırsatları " . RISC-V'nin geliştirme geçmişinden başlayarak, Çin'in açık kaynaklı çipler alanındaki gelecekteki geliştirme fırsatlarını paylaştı.
Dai Weimin, Çin RISC-V Industry Alliance Başkanı
Başlangıçta transistörlerde, güç tüketiminde vb. İyileştirme için fazla yer olmadığından ve 2003 yılında tek ofset işlemciden (yonga) çok çekirdekli yüksek verimli işlemciye (yonga) geçildiğine işaret etti ve şu anda yalnızca özel alan hızlandırıcılarda kullanılabiliyor. Bilgi işlem birimi güç tüketiminin performansını artırırken belirli belirli görevlerde yüksek verimli yürütmeyi başarabilen bir yonga geliştirmek için bir atılım bulun.
Karmaşık komutlarla karşılaştırıldığında, RISC (azaltılmış komut seti bilgisayarı) komut okumada sadece% 25 daha basit olmakla kalmaz, aynı zamanda hız ve güç tüketiminde kendine özgü avantajları da vardır Bugün en temsili sonuç RISC-V'dir. Bu bağlamda, Dr. Weimin Dai herkese RISC-V'nin (ve Çin'deki) geliştirme geçmişini gösterdi:
-
1979'da, Berkeley'deki California Üniversitesi'nden Profesör David Patterson, RISC kavramını önerdi;
-
2010 yılında, Berkeley'deki California Üniversitesi'nin araştırma ekibi RISC-V talimat setini başlattı;
-
2014 yılında, kullanım kılavuzunun ilk sürümü resmi olarak yayınlandı; 2015 yılında, RISC-V Vakfı kuruldu ve dünya çapında 150'den fazla şirketi ve bilimsel araştırma kurumunu katılmaya davet etti;
-
2016'da RISC-V, Hindistan'da fiilen ulusal bir talimat seti haline geldi ve Amerika Birleşik Devletleri, Avrupa ve Rusya gibi ülkeler de bunu ülke çapında uygulamaya başladı;
-
2018 yılında, RISC-V kademeli olarak Çin'de ticarileştirilecektir;
-
20 Eylül 2018'de Çin RISC-V Endüstri İttifakı resmi olarak kuruldu.
Çin'in aslında her tür CPU'ya sahip olduğunu, ancak keskinliğin hala geride kaldığını ve gelecekte CPU geliştirme girişiminde ustalaşmak istiyorsanız, dört düzeyde bağımsızlık, kontrol edilebilirlik, refah ve yenilik elde etmeniz gerektiğini söyledi. Ve RISC-V'nin özellikleri, yapay zeka heterojen hesaplamanın geliştirme ihtiyaçlarını karşılayan bu dört seviyeye tam olarak ulaşabilir ve böylece Çin'in bu alandaki gelecekteki gelişimi için nadir bir tarihsel fırsat sağlar.
Bu bağlamda, eski Çin RISC-V Industry Alliance, 100'den fazla üye birime odaklanarak Ekim 2018'de resmen kuruldu; daha sonra, Tsinghua ve Berkeley ortaklaşa 12 Haziran'da RISC-V Uluslararası Açık Kaynak Laboratuvarı'nı kurdu ( RISC International Open Source, RIOS), araştırma yürütmek ve kök düğüm olarak Shenzhen ile bir RISC oluşturmak için RISC-V açık kaynaklı talimat seti CPU araştırma alanına odaklanarak, dünyanın CPU endüstrisinin stratejik gelişiminin yeni yönünü ve Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area'nın endüstriyel inovasyon ihtiyaçlarını hedefleyecek. V küresel inovasyon ağı ve nihayetinde küresel RISC-V teknolojisinin sanayileşme sürecini ve yazılım ve donanım ekolojisinin inşasını teşvik eder.
Ardından, bu forumun sunucusu araştırmacı Bao Yungang tarafından "Açık Kaynaklı Çip Ekosisteminin Dört Adımı" Açılış konuşması. RISC-V araştırmasına yönelmedeki kendi deneyimine ve deneyimine dayanarak, açık kaynaklı çipler alanındaki bazı düşüncelerini ve açık kaynaklı bir çip ekolojisinin nasıl oluşturulacağına ilişkin görüşlerini paylaştı.
Bao Yungang, Araştırmacı, Bilgisayar Teknolojisi Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
Araştırmacı Bao Yungang, ilk olarak açık kaynaklı yongaların araştırma alanındaki geçmişini paylaştı: 2012'den beri, yonga mimarisini - etiketleme mimarisini iyileştirmeye yönelik bir fikri doğrulamak için, çalıştığı ekip Sparc T1'i kullanmaya başladı. Denedim, ancak fikri doğrulayamadım; yarım yıl sonra, MicroBlaze'de fikri araştırıp nihayet doğruladıktan sonra, ancak açık kaynak ve teyp gerçekleştiremedi; bu nedenle, sonunda RSIC-V'ye döndü ve sonunda "etiketli RISC-V" yi piyasaya sürdü. Bu süreçte, araştırmacı Bao Yungang, RISC-V dahil olmak üzere açık kaynaklı yongalar alanında çok fazla deneyim biriktirdi ve çok fazla düşündü.
Yazılım geliştirme için açık kaynağın bir yandan inovasyon eşiğini düşürebileceğini, diğer yandan da araştırmacının bağımsız olarak kontrol etme yeteneğini artırabileceğine işaret etti. Bununla birlikte, çip geliştirme, yazılım geliştirmeden tamamen farklıdır ve çok yüksek bir geliştirme eşiğiyle karşı karşıyadır.Sadece birkaç büyük şirket bunu karşılayabilir ve bu da inovasyonun önünde büyük bir engel haline gelir. Açık kaynak çipler alanının da artık çok ciddi bir "kilitlenme" fenomeni ile karşı karşıya olduğunu belirtmek gerekir: şirketler açık kaynağa yatırım yapmak istemiyorlar yalnızca yüksek fiyatlı çipler satın alabiliyorlar uzun vadeli doğrulama yoluyla riskleri azaltabiliyorlar karşılığında yatırımı artırıyorlar Yatırım yapma konusunda daha isteksiz. Bu nedenle, talaş geliştirme eşiğinin düşürülmesi büyük önem taşımaktadır.
Ve maliyeti nasıl düşürürüm? Araştırmacı Bao Yungang üç fırsata dikkat çekti: Birincisi, Bell yasası hala var. Gelişmekte olan IOT endüstrisi yükseliyor ve yeni talepler getiriyor: özelleştirme, daha küçük boyut, daha düşük güç tüketimi ve maliyet ve yeni Programlama modeli, üretim sürecinde daha esnektir. İkincisi, Moore Yasasının sonu fırsatlar getirir. Yonga teknolojisinin maliyeti, özellikle de olgun teknoloji katlanarak düşüyor ve Moore Yasasının sonu, aynı zamanda olgun teknolojinin yaşam döngüsünün de olacağı anlamına geliyor. Artan uzunluk ve azalan maliyetler büyük değer getirecek Üçüncüsü altın çağ geliyor.Açık kaynaklı yazılım, donanım, yeni diller, yeni uygulamalar ve bulutlar entegre edildiğinde birçok yeni kimyasal reaksiyon meydana gelecektir.
Açık kaynak çip ekolojisine doğru nasıl geliştirilir? Bu bağlamda, bu süreçte dört adım olduğuna inanıyor: ilk adım açık kaynak ISA, IP ve Soc uygulamak, ikinci adım dili ve EDA araç zincirini oluşturmak, üçüncü adım ise doğrulama ve simülasyon eşiğini düşürmektir; Dört adım, uygun yazılım ve derleyicilere sahip olmaktır.
"Artık bu işlevleri entegre etmek için bir platforma ihtiyacımız var. Vizyonumuz, işlevlerin% 90'ının bu platform aracılığıyla gerçekleştirilebilmesi ve kodun yalnızca% 10'unun kullanıcılar tarafından yazılmasıdır."
Pekin Üniversitesi Bilgi Bilimi ve Teknolojisi Okulu Enerji Verimli Hesaplama ve Uygulama Merkezi'nden araştırmacı yardımcısı Dr.Guojie Luo, "Açık kaynak EDA ve açık kaynak IP: Çiplerin gelecekteki ekolojisi için altyapı " Bu konuşmayı esas olarak açık kaynak EDA ile açık kaynak IP arasındaki ilişkiden, açık kaynak EDA araçlarının mevcut araştırma durumundan ve açık kaynak EDA araç ekolojisi fikrinden başlattı.
Luo Guojie, Yardımcı Araştırmacı, Enerji Açısından Verimli Hesaplama ve Uygulama Merkezi, Bilgi Bilimi ve Teknolojisi Okulu, Pekin Üniversitesi
Konuşmanın başında Dr. Luo Guojie, tipik bir örnek olarak tasarım maliyeti ile mevcut yonga tasarımının çok zor olduğunu ve mevcut tasarım maliyetinin Moore Yasası, EDA yazılım lisansı, uzun geliştirme döngüsü, geliştirici maaşını takip etmenin gittikçe zorlaştığını belirtti. Hesaplamalı kaynak giderleri de tasarım maliyetlerinde birkaç önemli konu haline geldi. Eksiksiz bir açık kaynak çip tasarımının EDA süreci dört yönü içerir: çerçeve tasarımı, mantık tasarımı, fiziksel tasarım ve düzen tasarımı Açık kaynağın başarılı olması için, aynı zamanda performansı, güç tüketimini ve uygulama alanlarını hesaba katan yüksek kaliteli (PPA) olması gerekir. Açık kaynak temeldir.
Açık kaynak kodlu EDA ile açık kaynak IP arasındaki ilişki ile ilgili olarak, açık kaynak yongaların dört ana bölümden oluştuğuna dikkat çekti: biri açık kaynak IP'den oluşan tam bir yonga; diğeri ise sadece çekirdek değil, aynı zamanda ddr phy ve usb de gerektiren açık kaynak IP. wifi ve diğer araçlar; üçüncüsü, yalnızca IP tasarımına ve doğrulamaya yardımcı olmakla kalmayan, aynı zamanda IP'nin entegrasyon veya yonga tasarımına ulaşmasına yardımcı olan açık kaynaklı EDA'dır; dördüncüsü, açık kaynak derleyici, RSIC-V, derleyici ve komut seti arasındaki arayüzdür.
Bunlar arasında, Dr. Luo Guojie EDA araç endüstrisinin mevcut durumuna odaklandı: Şu anda, yalnızca üç büyük yabancı EDA şirketi, Cadence, Synopsys ve Mentor Graphics, dünyadaki toplam yıllık gelirin% 70'ini oluşturuyor.Örneğin, Çin'de bağımsız EDA yazılımı olmasına rağmen BGI EDA ve EasyEDA gibi ürünler uzun yıllara dayanan teknoloji birikimine sahiptir ve çok sayıda başarılı kullanıcı durumuna sahiptir.Ancak, üç büyük yabancı EDA şirketi ile karşılaştırıldığında, tam otomasyon tasarım sürecinde çok büyük teknik farklılıklar vardır.
Elektronik çipler için dünyanın en büyük tüketici pazarı olarak, Çinin EDA'ya olan talebi aynı zamanda dünyadaki en yüksek taleptir. Bununla birlikte, Çinin mevcut EDA statüsü altında, Çinin akademik ve endüstriyel çevreleri yalnızca yabancı EDA araçlarını kapsamlı bir şekilde kullanabilmektedir - her yıl bunları satın almak için kullanılmaktadır. EDA araçlarını kullanma hakkı milyarlarca dolara mal oluyor. Çin'in bağımsız açık kaynak kodlu donanım geliştirme EDA araç zinciri, büyük önem ve geliştirme için acil bir ihtiyaç haline geldi.
Çin pazarı için büyük öneme sahip açık kaynak ve güvenilir EDA araçları ve Ar-Ge motivasyonu olmakla kalmaz, aynı zamanda açık kaynak EDA araçlarının özelleştirilmesi, Çin'de yeni ortaya çıkan uygulamaların ve gelişen teknolojilerin araştırılmasına da yardımcı olabilir. Aynı zamanda, algoritmayı ve çipin fiziksel seviyesini birbirine bağlama ihtiyacı ve birçok karmaşık uzmanlık tasarımı da dahil olmak üzere Çin'in karşı karşıya olduğu zorluklar da çok açıktır; Eksiksiz bir EDA araç zincirinin geliştirilmesi birçok topluluğun desteğini ve bakımını gerektirir; büyük ölçekli tasarım EDA araçlarının işletimi Çok sayıda yüksek performanslı sunucu gereklidir.
Son olarak, Dr. Guojie Luo, açık kaynaklı EDA araçlarının ekolojisinin nasıl daha da iyileştirilebileceğine dair üç adım önerdi: Birincisi, zamana bağlı arka uç entegrasyonu, açık kaynaklı EDA ile nispeten kapalı kaynaklı üretim arasındaki veri çelişkisini çözmek için yonga üreticisi arabirimleri ve araçları sorununu çözme; ikincisi, açık kaynaklı donanımdan başlayarak Bir perspektiften, açık kaynaklı IP'nin EDA yöntemini destekleyin ve açık kaynaklı IP ile EDA topluluğunun entegrasyonunu teşvik edin; üçüncüsü, IP + EDA + geliştirme verilerinden oluşan eksiksiz bir ekosistem oluşturmak ve araçların ve süreçlerin teyp doğrulamasını uygulamaktır.
Forumun sonunda, Çin Bilimler Akademisi Bilgisayar Teknolojisi Enstitüsü'nde doktora öğrencisi olan Yu Zihao, şu temayı getirdi: "Etiketli RISC-V'ye Dayalı Çevik Çip Geliştirme" Konuşma. Geliştirme çipi çevik geliştirme engelini azaltmak için çözümü tanıttı ve daha önce katıldığı araştırma projelerine dayanarak çevik geliştirmenin avantajlarını ve bazı deneyimleri paylaştı.
Yu Zihao, Çin Bilimler Akademisi Bilgisayar Teknolojisi Enstitüsü'nde doktora öğrencisi
Şu anda, çip geliştirme, büyük bir insan gücü ve gerçekleştirilecek zaman gerektiriyor ve belirli riskleri var.Çip geliştirme eşiği her zaman yüksek olmuştur. Bu bağlamda, çözümlerden biri çevik yonga geliştirmedir.Bu yöntem geliştirme maliyetlerini etkili bir şekilde azaltabilir, ancak aynı zamanda üç ön koşul gerektirir: bir açık komut seti, bir açık kaynak mikro mimari uygulaması ve bir Çevik geliştirme yönteminin tasarım dili. University of California, Berkeley tarafından tasarlanan RISC-V açık komut seti ve SoC uygulaması Rocket Chip projesinin açık kaynak kodu ve önerilen çevik geliştirme odaklı donanım inşa dili Chisel, çevik çip geliştirmenin gerçekleştirilmesini oluşturmaktadır. "Yeni üç araba."
Dr. Zihao Yu'dan sonra, çevik geliştirmenin avantajlarını ve Çin Bilimler Akademisi Bilgisayar Teknolojisi Enstitüsü'nün "etiketli RISC-V" projesinin geliştirme sürecindeki çeşitli vakalara dayalı olarak süreçteki araç ve dil seçme deneyimini özetledi:
-
Geleneksel geliştirme ile karşılaştırıldığında, çevik geliştirme, kodlama verimliliğini büyük bir sıra ile artırabilirken, performans, güç tüketimi ve geleneksel donanım geliştirme modellerine eşdeğer veya onlardan daha iyi alan elde edebilir;
-
Açık ve aktif bir talimat seti ekolojisi (RISC-V gibi) ve açık kaynaklı mikro yapı tasarımı, çip Ar-Ge ve yeniliğini teşvik etmek için gerekli koşullardır;
-
Chisel'in genel sinyal bağlantısı, meta programlama, nesne yönelimli programlama ve işlevsel programlama, kod miktarını büyük ölçüde azaltabilir ve kodun sürdürülebilirliğini artırabilir.Aynı zamanda, Chisel ve arka uç işbirliğinin hala iyileştirilmesi gereken birçok sorunu vardır.
Son
2019 Küresel Yapay Zeka ve Robotik Zirvesi
12-14 Temmuz 2019 , Lei Feng.com ve Hong Kong Çin Üniversitesi (Shenzhen) tarafından ortaklaşa düzenlenen ve Shenzhen Yapay Zeka ve Robotik Enstitüsü tarafından ortaklaşa düzenlenen Çin Bilgisayar Federasyonu (CCF) sponsorluğunda 2019 Küresel Yapay Zeka ve Robotik Zirvesi (CCF-GAIR 2019 olarak kısaltılmıştır) Shenzhen'de resmen açılacak.
O zamanda, Nobel Ödüllü JamesJ. Heckman, Çinli ve yabancı akademisyenler, Dünya Zirvesi Başkan , Tanınmış Dost, birçok ağır konuk savaşta oturacak Yapay zeka ve robotik bilim, üretim ve yatırım alanlarında karmaşık hayatta kalma durumunu tartışmak.
