提升超20%！平头哥推高能效RISC-V处理器，推进端云一体生态

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）在2022云栖大会上，阿里平头哥发布了全新的RISC-V高能效处理器玄铁C908。对于RISC-V架构而言，目前已经在IoT等对性能要求不高的领域大放异彩，但想要进一步提高RISC-V的竞争力，打开更大的市场，就需要往高性能领域突破。

平头哥半导体有限公司副总裁孟建熠在会上提到，当前RISC-V在高性能领域有两方面亟待突破，分别是高能效处理以及软件生态建设。

那么作为国内RISC-V生态发展的重要推动者之一，在能效上，平头哥进展如何？

平衡高性能低功耗，拓展RISC-V应用新领域

面向极致高性能，其实平头哥在2019年就发布了主频可高达2.5GHz的玄铁C910处理器，当时刷新了RISC-V处理器的性能记录。据介绍，内置玄铁C910处理器的芯片，性能可提高一倍以上，芯片成本降低一半以上，极大降低高性能端侧芯片的成本，这也使得RISC-V处理器未来能够应用在AI、通信、自动驾驶、5G等领域。

在高能效方面，今年平头哥已经发布了无剑600高性能SoC芯片设计平台，“打样”曳影1520 SoC原型，将RISC-V从1GHz带进2GHz商用时代。曳影1520搭载四核玄铁C910 CPU、4个TOP NPU以及广泛的标准I/O接口，还采用了符合GlobalPlatform标准的可信执行环境 (TEE) 安全认证方案。

而基于曳影1520 SoC，以及无剑600高性能RISC-V异构芯片的软硬件全栈平台，阿里推出了一款型号为DC-ROMA的笔记本电脑，并运行阿里巴巴基于Linux自研的OpenAnolis操作系统。可以说，阿里通过软硬件上的融合优势，成功将软高性能RISC-V处理器落地到终端产品上。



但高性能往往意味着高功耗，要令RISC-V处理器适应更丰富的场景，比如智能交互、AR/VR等领域，还需要平衡高性能和低功耗，也就是需要高能效的处理器。这次发布的玄铁C908，就是平头哥在RISC-V能效探索的最新成果，持续增强CPU性能和AI算力的同时，进一步提升了CPU和AI的计算能效。

CPU能效提升方面，玄铁C908支持多核多簇架构，采用高效9级双发按序流水线，主频虽然不如C910极致，但也达到了2GHz。再加上通过多通道、多模式数据预取技术，大幅提升数据访问带宽；通过融合特定指令流组合，提升读取指令带宽；多级cache扩展等多项技术的结合，实现CPU能效的大幅提升，整形、浮点计算相比上一代C906平均提升40%以上。



另一方面，为了提升AI算力和能效，玄铁C908在微架构上作出了升级，首次采用RISC-V Vector 1.0标准，并基于标准新增DOT指令；推出INT4数据类型；全面优化AI算子及算法库，典型神经网络计算的性能比前一代的C906提升50%以上。相比此前在国际权威AI测试MLPerf TIny V0.7中夺冠的玄铁C906，C908在图像分类任务中性能更是再提升3.5倍。

即使与业界同性能处理器相比，玄铁C908能效提升也超过20%，因此C908可以广泛适用于智能交互、多媒体终端、AR/VR、无线通讯等场景和领域。而在EEMBC行业应用测试中，玄铁C908相比C906提升幅度也不小，包括信号处理提升1.3倍性能、网络数据处理能力增强2.7倍、通信处理能力提升1.3倍。换个说法就是，在行业应用中，C908可以用相同的功耗完成更多更复杂的任务。

据称，C908处理器将会在嘉楠科技的K230中高端立体视觉AI芯片上首发，定位低功耗、高性能、快速启动，具有高主频、AI适配等能力，预计将在明年上市。

如果我们回顾ARM处理器的发展历程，不难发现，从应用上一开始专注于低成本、低功耗的领域，随着应用领域的持续拓展，再推进从高性能到高能效的方向发展。RISC-V作为后起之秀，初期的目标其实类似于ARM，同样是从低成本、低功耗入手。但目前随着业界对于RISC-V的重视，近年来有逐渐往进军高性能领域的产品出现，包括2019年平头哥发布的玄铁C910。

而接下来，边缘计算对于高能效的需求，是未来RISC-V拓展应用领域的机会。据了解，目前玄铁RISC-V处理器已在边缘计算、无线通讯、工业控制、通用MCU等30多个行业实现了商业落地，是中国RISC-V领域中应用规模最大的处理器。从低功耗，到高性能，再到高能效，平头哥正不断推动RISC-V挖掘出更多核心竞争力，让RISC-V普惠算力进入更多场景和领域。

接入安卓体系，适配操作系统，软件生态加速发展

前面提到，RISC-V在高性能领域有两方面亟待突破，分别是高能效处理以及软件生态建设。处理器硬件的发展解决了应用需求的问题，但对于RISC-V未来能够达到怎样的市场地位，软件生态可以说起到决定性作用。

目前来看，平头哥已经形成了RISC-V软硬一体的全栈平台，软件栈方面已经构建起包括工具链、中间件与组件、操作系统、AI加速库、针对应用的SDK等在内的玄铁RISC-V软件生态。

在RISC-V开发工具层面，平头哥已形成完整的玄铁RISC-V处理器端云一体开发工具，自研集成开发环境CDS/CDK，实现开发环境与云端打通，从应用方案，到开发诊断，再到芯片资源库，提供最全面的技术支持。通过深度架构优化，平头哥让GCC和LLVM编译器的动态指令数下降20%。

同时平头哥还提供AI部署工具HHB，该工具具备高效、技术领先、兼容开放、易于使用等特点。此前在国际AI权威榜单MLPerf Tiny v0.7测试中，基于HHB及加速库CSI-NN2的软硬件联合优化方案，玄铁C906处理器取得了全部4个AI典型任务指标的第一。

面向开发者的工具准备好后，下一个重点无疑是接入主流操作系统。目前安卓系统是全球市场占有率最高的移动操作系统，但几乎与ARM架构绑定在一起，特别是智能手机、IoT等重要市场上。因此，RISC-V接入安卓体系，无论是从安卓的应用生态考虑、还是从市场空间去考虑，都是业界所期待的。

去年电子发烧友网曾对平头哥成功将安卓移植到RISC-V平台上进行多次报道，平头哥在2021年10月首次完成了安卓系统的整体移植，在玄铁C910处理器上首次兼容安卓10.0系统，并运行chrome浏览器等应用。今年4月，玄铁C910在安卓12.0系统上成功运行TensorFlow Lite，集成多项第三方关键组件，证明了RISC-V可兼容不断更新的安卓系统。

到了今年9月，RISC-V接入安卓体系又迎来新的突破。9月30日，谷歌安卓AOSP社区开始接收RISC-V补丁。平头哥率先提交关于Bionic C库、模拟器、三方上游模块等76项基础代码补丁，其中，与AOSP社区合作直接并入官方补丁18项，拆分合入C库关键补丁12项，外部项目合入补丁4项，成为全球首批安卓系统吸纳的RISC-V补丁。

这意味着安卓系统兼容RISC-V处理器的进程，又迈出一大步。

当然，在安卓系统之外，平头哥在云上操作系统、端侧操作系统都分别实现了适配。基于高性能SoC原型“曳影1520”，平头哥已经完成龙蜥操作系统Anolis OS的适配，成为RISC-V架构兼容云上操作系统的全球首个里程碑。这意味着未来RISC-V能够走向云计算等高性能应用，同时继续向“云-边-端”一体的方向发展。

在本届云栖大会上，平头哥还宣布完成RISC-V与统信操作系统社区版本的首度适配，并成功运行桌面环境的多款软件，展示了RISC-V在桌面端的应用潜力。

到目前为止，玄铁RISC-V处理器已完成RTOS、Yocto Linux、Android、龙蜥、统信等多款云、边、端国际主流及国产操作系统的适配。

作为RISC-V国际基金会董事会成员，平头哥自2019年加入以来，一直参与技术组标准讨论，在11个技术组中担任Chair/Vice-Chair，领导技术组讨论和技术标准的制定。据了解，今年平头哥还推动RVM-CSI(Common Software Interface)技术组成立，为基于RISC-V架构的不同MCU提供统一的软件接口，从而推动RISC-V软件生态的发展。

毫无疑问，RISC-V在各方的支持下，正在以惊人的速度建立强大的软硬件生态体系，并正在从IoT终端加速往边缘侧和云端推进。正如中国科学院院士、半导体物理和器件专家褚君浩在今年云栖大会上所言：“一个蓬勃发展的生态，是指令集乃至芯片成功的关键，需要更多科研人员、高校院所、企业和产业各界的广泛参与。从中国走向世界，今天RISC-V在中国取得的长足发展，本身就是全球信息技术发展史的一部分，也必将贡献于全人类的技术共同体。”