近日，中科院計算所副所長、研究員包云崗在社交媒體宣布國產 RISC-V 開源處理器“香山”有了新歸屬——北京開源芯片研(yan)(yan)究院（開芯院），該研(yan)(yan)究院經過四個月的(de)(de)籌建，正式啟(qi)動(dong)第一批(pi)圍繞“香山(shan)”的(de)(de)新項(xiang)目，后續也將陸續啟(qi)動(dong)其他(ta)開源芯片項(xiang)目。
首批招聘(pin)的職位及(ji)(ji)(ji)人員(yuan)眾多(duo)，涉(she)及(ji)(ji)(ji) CPU 架構設(she)計(ji)工程(cheng)師(shi)(shi)（5 名(ming)）、CPU 前端(duan)(duan)設(she)計(ji)高級工程(cheng)師(shi)(shi)（5 名(ming)）、CPU 前端(duan)(duan)設(she)計(ji)工程(cheng)師(shi)(shi)（20 名(ming)）、CPU 浮點運(yun)算前端(duan)(duan)設(she)計(ji)工程(cheng)師(shi)(shi)（5 名(ming)）等(deng)及(ji)(ji)(ji)眾多(duo)實習生崗位。
據官方介紹，北京開源(yuan)芯(xin)片研(yan)究院是成(cheng)立于 2021 年 12 月(yue)的(de)民辦非企業(ye)，由一批行(xing)業(ye)龍頭企業(ye)和國內頂尖科研(yan)單位共(gong)同牽頭發(fa)起成(cheng)立的(de)創新聯合體。研(yan)究院以構(gou)建開源(yuan)芯(xin)片技術體系，加(jia)速(su)(su)開源(yuan)芯(xin)片生(sheng)態(tai)發(fa)展為宗旨。研(yan)究院致(zhi)力于研(yan)發(fa) RISC-V 領域關鍵共(gong)性(xing)技術、建設(she)關鍵支撐平臺(tai)、優化(hua)生(sheng)態(tai)治(zhi)理(li)、推動重點行(xing)業(ye)規模商用，加(jia)速(su)(su) RISC-V 生(sheng)態(tai)完(wan)善(shan)成(cheng)熟，打(da)造 RISC-V 產業(ye)生(sheng)態(tai)。
國產 RISC-V 開源處理器“香山”已調試成功
2021 年 6 月份，首屆(jie) RISC-V 中國(guo)峰會(hui)于(yu)本周在上(shang)海(hai)科(ke)技大(da)學舉(ju)辦。會(hui)上(shang)，包(bao)云崗正式(shi)發(fa)布了國(guo)產開(kai)源高性能 RISC-V 處理器核心——香山(shan)。當時，包(bao)云崗表(biao)示 CPU 領域還沒有一個像 Linux 那樣(yang)的開(kai)源主線(xian)，因此研發(fa)團隊判斷業界(jie)需要(yao)一個開(kai)源的高性能 RISC-V 核，既(ji)能被工(gong)業界(jie)廣(guang)泛應用，又(you)能支持(chi)學術界(jie)試(shi)驗創新(xin)想(xiang)法。
“香山”早在(zai) 2020 年 6 月(yue) 11 日(ri)就(jiu)已經在(zai) GitHub 上建立(li)了代(dai)碼(ma)倉庫。一年時間內(nei)，該(gai)項(xiang)目獲得了 3296 次(ci)代(dai)碼(ma)提(ti)交，總行數約 5 萬(wan)行，具有(you) 400 多個文檔。其架構代(dai)號以湖命名，第一版架構代(dai)號是“雁棲湖”，第二版架構代(dai)號是“南湖”。
具體來看(kan)，“雁(yan)棲湖”架構是一(yi)個 11 級流水、6 發(fa)射、4 個訪存部件的(de)亂序處理(li)器(qi)核。在發(fa)射寬度上已(yi)經可以和(he)一(yi)些 ARM 高端處理(li)器(qi)核相(xiang)當，但還未進(jin)行充分優化，因(yin)此實際性能(neng)還有不小的(de)差距。
2020 年，團隊基(ji)于(yu)(yu) Chisel 完成了(le)一(yi)款 8 核(he)標簽化 RISC-V 處理器的(de)測試(shi)(shi)流片(pian)，采用了(le)臺積電(dian) 28nm 工(gong)藝。研(yan)發人員基(ji)于(yu)(yu) GitHub CI 構建(jian)了(le)一(yi)套流程(cheng)化的(de)自動回歸測試(shi)(shi)框架，這款測試(shi)(shi)芯片(pian)于(yu)(yu) 2020 年 9 月起(qi)，成功在 FPGA 上啟動 Linux/Debian 系(xi)統。
2021 年 7 月(yue)(yue) 15 日，第(di)一代香(xiang)山“雁棲湖(hu)”流片，但接下來由于受到全(quan)球芯片產能的(de)影(ying)響，整(zheng)個團(tuan)隊經歷了(le)(le)漫長的(de)等待期(qi)。直(zhi)到 2022 年 1 月(yue)(yue) 20 日，香(xiang)山才終于回片，整(zheng)個主板采用(yong)了(le)(le)香(xiang)山楓葉的(de)紅(hong)底色。隨后，團(tuan)隊就進入(ru)調試階(jie)段，經過了(le)(le)數(shu)天攻關，最終成功(gong)點亮。
目前，香(xiang)山處(chu)理(li)器南(nan)湖架構已經穩(wen)定(ding)；香(xiang)山第一版(ban)（雁棲(qi)湖）芯片已經成功(gong)點(dian)亮并正確運(yun)行(xing) Linux/Debian 操作系統，成功(gong)運(yun)行(xing) SPEC CPU2006，實測評分(fen)超過 7 分(fen) @1GHz，CPU/DDR 在更高(gao)頻率下的(de)性能調優正在進(jin)行(xing)中(zhong)；香(xiang)山處(chu)理(li)器南(nan)湖架構的(de)設計文檔正在編(bian)寫(xie)中(zhong)。
根據(ju)介紹，“香(xiang)山(shan)”的目(mu)標是(shi)達到(dao) L3 級(ji)（理(li)想的?L3?級(ji)應該是(shi)設計與實現開(kai)(kai)源(yuan)(yuan)芯片的工(gong)(gong)具全(quan)部(bu)開(kai)(kai)源(yuan)(yuan)，目(mu)前全(quan)世界(jie)范圍尚(shang)未(wei)達到(dao)這個水平），除(chu)了(le)開(kai)(kai)源(yuan)(yuan) RTL 代(dai)碼，同時(shi)將開(kai)(kai)發“香(xiang)山(shan)”的一系列底層工(gong)(gong)具也(ye)開(kai)(kai)源(yuan)(yuan)。但“香(xiang)山(shan)”也(ye)還未(wei)完全(quan)達到(dao)?L3?級(ji)，最多只有(you)(you) L2.5 級(ji)，因為當前“香(xiang)山(shan)”的開(kai)(kai)發過程(cheng)中仍(reng)需大量使用商業?EDA?工(gong)(gong)具。只有(you)(you)開(kai)(kai)源(yuan)(yuan)?EDA?取(qu)得突破性進展，L3?級(ji)開(kai)(kai)源(yuan)(yuan)芯片才能真正(zheng)得以(yi)實現，這還有(you)(you)很多挑戰。包云崗也(ye)在知乎(hu)上表(biao)示期待各界(jie)更(geng)多的支持和幫助。
開芯院未來計劃
未來，研(yan)究院將(jiang)圍(wei)繞“香山”開源高性能(neng) RISC-V 處(chu)理器核與“一生一芯”人才培養計劃開展工作。具體來說，研(yan)究院將(jiang)啟動一批圍(wei)繞“香山”的新項(xiang)目，后(hou)續也將(jiang)陸(lu)續啟動其他開源芯片項(xiang)目。
“一(yi)生(sheng)一(yi)芯”計劃(hua)則(ze)是此前由(you)國科大(da)啟動的芯片(pian)(pian)設(she)計人才培養(yang)計劃(hua)。首期由(you) 5 位(wei) 2016 級本科生(sheng)主導完成(cheng)(cheng)一(yi)款 64 位(wei) RISC-V 處理器 SoC 芯片(pian)(pian)設(she)計并實(shi)現流(liu)片(pian)(pian)，芯片(pian)(pian)能成(cheng)(cheng)功運行 Linux 操(cao)作(zuo)(zuo)系(xi)統(tong)以及學(xue)生(sheng)自(zi)己編(bian)寫的國科大(da)教學(xue)操(cao)作(zuo)(zuo)系(xi)統(tong) UCAS-Core。
國(guo)(guo)科(ke)大(da)計(ji)算機科(ke)學(xue)與技術學(xue)院(yuan)院(yuan)長(chang)孫(sun)凝暉(hui)院(yuan)士此前(qian)表(biao)示(shi)，“一生一芯”計(ji)劃的(de)愿景目(mu)標是在國(guo)(guo)科(ke)大(da)實(shi)踐經驗的(de)基(ji)礎上(shang)向全國(guo)(guo)輻射(she)，幫助(zhu)更多(duo)高校(xiao)形成從處理(li)器芯片設計(ji)到(dao)流片并運(yun)行操(cao)作系統的(de)實(shi)踐課程，提(ti)高我(wo)國(guo)(guo)處理(li)器芯片設計(ji)人才(cai)培(pei)養規模，縮短人才(cai)從培(pei)養階段(duan)到(dao)投入科(ke)研(yan)與產業一線的(de)周期，力爭 3 年(nian)(nian)后在全國(guo)(guo)每年(nian)(nian)能培(pei)養 500 名學(xue)生，5 年(nian)(nian)后實(shi)現(xian)每年(nian)(nian)培(pei)養 1000 名學(xue)生，10 年(nian)(nian)達到(dao)每年(nian)(nian)培(pei)養 1 萬名學(xue)生。
