中科院發(fā)布開源RISC-V處理器“香山”：首版計劃7月流片

首屆 RISC-V 中國峰會于本周在上?？萍即髮W舉辦，在本屆大會上，中科院大學教授、中科院計算所研究員包云崗，發(fā)布了開源高性能 RISC-V 處理器核心 —— 香山。他表示，目前 CPU 領(lǐng)域還沒有一個像 Linux 那樣的開源主線，因此研發(fā)團隊判斷，業(yè)界需要一個開源的高性能 RISC-V 核，既能被工業(yè)界廣泛應用，又能支持學術(shù)界試驗創(chuàng)新想法，目標是像 Linux 那樣至少存活 30 年。

香山是在中科院計算所、鵬城實驗室的支持下，通過中國開放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟聯(lián)合業(yè)界企業(yè)一起開發(fā)一款開源高性能 RISC-V 處理器核，首個量產(chǎn)版本“雁棲湖”計劃于今年7月流片，采用臺積電28nm工藝。

包云崗稱，該項目經(jīng)過了一年多的準備工作，建立團隊并申請經(jīng)費。2020 年 6 月 11 日，香山在 GitHub 上建立了代碼倉庫。團隊在 1 年的時間里，25 位同學和老師參與了香山的開發(fā)，提交了 3296 次代碼，總行數(shù) 5 萬余行，具有 400 多個文檔。

香山是一款開源 RISC-V 處理器核，它的架構(gòu)代號以湖命名。第一版架構(gòu)代號是“雁棲湖”。這款處理器的 RTL 代碼于 2021 年 4 月完成，計劃于 7 月基于 TSMC 28nm 工藝流片，目前頻率為 1.3GHz。

第二版架構(gòu)代號是“南湖”，這是向建黨 100 周年致敬。“南湖”計劃在今年年底流片，將采用中芯國際 14nm 工藝，目標頻率是 2GHz。

具體來看，“雁棲湖”架構(gòu)是一個 11 級流水、6 發(fā)射、4 個訪存部件的亂序處理器核。在發(fā)射寬度上已經(jīng)可以和一些 ARM 高端處理器核相當，但還未進行充分優(yōu)化，因此實際性能還有不小的差距。包云崗教授的團隊希望未來通過持續(xù)迭代優(yōu)化（“南湖”-->"X 湖"-->"Y 湖"-->……），性能達到 ARM A76 的水平。

2020 年，團隊基于 Chisel 完成了一款 8 核標簽化 RISC-V 處理器的測試流片，采用了臺積電 28nm 工藝。研發(fā)人員基于 GitHub CI 構(gòu)建了一套流程化的自動回歸測試框架，這款測試芯片于 2020 年 9 月起，成功在 FPGA 上啟動 Linux/Debian 系統(tǒng)。

“香山”處理器核的開發(fā)的重要決策之一，是選擇了敏捷設計語言 Chisel，原因是開發(fā)效率遠高于 Verilog，實現(xiàn)相同的功能，Chisel 代碼量僅為 Verilog 的 1/5。

“香山”開發(fā)過程中的另一個重要決策便是：高度重視構(gòu)建支持敏捷設計的流程與工具。這為芯片的開發(fā)提供了科學的流程，保證了成功率。此外，研發(fā)團隊還開發(fā)了十余種各具特色的工具，支撐起這套敏捷設計流程。

IT之家了解到，目前香山正在進行下一代架構(gòu)“南湖”的開發(fā)，目標是今年年底流片，基于中芯國際的 14nm 工藝，頻率達到 2GHz，SPECCPU 分值達到 10 分 / GHz，支持雙通道 DDR 內(nèi)存以及 PCIe、USB、HDMI 等更多功能。

官方表示，香山處理器核心的研發(fā)得到了北京智源人工智能研究院的支持，北京微核芯公司資深專家的支持。在第二期，還將聯(lián)合字節(jié)跳動、ESWIN、優(yōu)矽科技等合作伙伴共同開發(fā)。

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