首個能買得起、具備高可用性的RISC-V單板計算機發布

2021-01-20 電子工程專輯

開源指令集的意義究竟在哪裡?從最淺層來看,大概就是部分解決晶片設計的授權問題,以及國內提得比較多的藉由像RISC-V這樣的開源指令集實現國產晶片的彎道超車。近期在賽昉科技的新品發布會上,賽昉科技執行長徐滔在接受採訪時說:「現在到了一個應用場景決定軟體,軟體定義晶片的時代。」「要為應用場景設計晶片。」

「在閉源生態下,像Intel、Arm自己生產CPU或授權IP給別人生產CPU,推動設備廠商將新的算力帶給消費者。這件事在雲、個人PC的時代是成立的,因為我們需要的設備相對單一。」矽遞(Seeed)科技執行長潘昊則在活動上提到,「但當我們進入AIoT這樣多元化的時代,很難預測下一個爆品、需求是什麼,此時我們需要行業告訴我們信息,行業擁有億計的計算需求,本身就是渠道和最大的客戶。它應當反向根據需求,跳過中間貿易環節去定製硬體,甚至定製晶片。」

「我們已經進入到不再是技術推動變革,而是需求推動技術應用的時代。」這是當前這個時代,RISC-V的機遇。這個機遇構成邏輯,在賽昉科技最新發布的「星光AI單板計算機」(BeagleV)上可窺見一二。

「全球首款基於RISC-V星光系列AI單板計算機」

賽昉科技去年發布過「驚鴻7100系列視覺處理晶片」,這也是當時「全球首款基於RISC-V的人工智慧視覺處理晶片」。而本次發布的BeagleV星光AI單板計算機(以下簡稱BeagleV)則是基於這顆RISC-V晶片所推的一塊系統級單板計算機。

BeagleV預計會在今年3月開始小批量供貨,下半年大批量「向整個社區供貨」,4GB/8GB RAM兩個版本的售價分別是119美元和149美元。在談這塊板子之前,首先來看一看賽昉科技這一年來發布晶片的對應關係。徐滔在發布會上列出了BeagleV板子在賽昉科技的RISC-V生態中所處的位置。

RISC-V作為開源指令集處在最底層,隨後是天樞處理器——這是上個月賽昉科技才在重慶發布的一款產品,當時就宣稱是「RISC-V全球性能最高的處理器」,對標Arm Cortex-A76與Intel Core i5(雖然沒說是第幾代酷睿)。去年我們寫過一篇文章談SiFive的核心IP中最高性能的U84,當時的宣傳中SiFive U84可對標Cortex-A72;那麼天樞理論上會比U84性能更強,而且從天樞此前標的RV64GCVBH支持來看,其架構擴展也比U84更全面。或許將來有機會,我們可對天樞這個IP做更深入的探討。

言歸正傳,到晶片這一層,驚鴻7100就是其中的典型了——這顆(或這個系列)晶片是賽昉科技於去年9月發布的,基於SiFive U74核心(雙核)的晶片(而非基於天樞核心)。我們在此前的文章中提過,SiFive的7系列與8系列IP都著力於高性能,而字母「U」本身也是面向高端計算的。U74的特點在於支持完整特性的作業系統,如Linux;面向需求高吞吐、單線程性能,但對功耗又有限制的應用,類似於Cortex-A55。

而BeagleV單板計算機就是用上了驚鴻7100的系統了。所以無意外地,這塊板子搭載Linux系統。其大致規格及外設資源如上圖所示。

其中有一些亮點在此補充:

- 首先是四個U74核心。實際上驚鴻7100晶片本身是雙核U74,從潘昊後續給出的PPT來看,這款晶片的真正編號可能是驚鴻7110,即原版7100的升級版。

- 徐滔提到「自研ISP」、「自研NNE(人工智慧引擎)」,「還加入了VDSP(視覺信息處理器)和視頻編解碼」;會後我們還跟徐滔確認,這裡的AI單元的確是賽昉科技自己的IP。這些都是驚鴻7100本身作為「視覺處理晶片」的基礎。徐滔透露其AI算力大概在5.5-6TOPS的水平上。

- 支持4K@30fps解析度圖像輸入,「完成各種各樣視頻圖像和人工智慧算法部署的優化」「視頻和AI的視覺處理」,「滿足各種端側設備對實時性視頻處理需求」。

- 徐滔在會上還說,「以後的版本會加入GPU,支持Android」;潘昊則在發言中提及了「Imagination圖形處理器」,型號未知。

- 雙通道LPDDR4 3200MHz,4GB/8GB RAM;

- 從現場展示來看,BeagleV的確比驚鴻7100的開發板要小不少(85x70mm);

- BSP與硬體設計開源,「可以下載、可以貢獻」;

- Fedora為BeagleV提供官方支持,「我們正在跟更多的平臺協作,共建完全開源的軟體到硬體的生態」

在具體的應用方面,工業、機械、交通、能源、AI等邊緣計算應用都是賽昉科技預期中的。徐滔還談到了BeagleV的作用,包括「端到端的硬體+軟體的基礎架構」,「促進客戶基於RISC-V和AI的解決方案的部署」。

RISC-V未來也能應用到伺服器、超算領域

針對BeagleV板子的生態合作與推廣,賽昉科技選擇的合作夥伴是Seeed和BeagleBoard。其中Seeed是開源硬體解決方案提供商,單板計算機製造商和渠道商。「通過Seeed我們可以把星光單板計算機送到每個開發者手中。」

而BeagleBoard則是開源社區運營商和品牌商。作為開發社區,BeagleBoard還是相當有影響力的。「通過這次合作,他們可以將大量軟體移植到RISC-V平臺,移植到星光,讓RISC-V愛好者可以基於星光開發他們需要的產品。」徐滔說,「我們相信賽昉科技、Seeed以及BeagleBoard通力合作,可以把RISC-V的開源生態推向一個新高度。」

而本次發布的BeagleV似乎被賦予了相當重大的意義。潘昊說:「我們希望它不只是一款產品,而是代表一個時代的開始。之前RISC-V也有一些開發板或者應用,但它離消費者和普通物聯網應用還是比較遠,因為第一性能可能不夠,或者性能夠了但價格太高。」

徐滔也在接受採訪時說,「這是第一款具備了實用性,可以買得起、真正能夠跑Linux的RISC-V的計算機。」而像天樞這類核心的存在也能夠證明,RISC-V的應用場景並不限於小型IoT設備。

「以前很多人都認為,RISC-V就只能用在IoT、很小的一些地方,這個觀點其實是不對的。這個架構完全可以用在PC、伺服器、超算等領域。做和不做,不是技術原因。我相信,應用到伺服器和超算上,並不是會不會的問題,而是何時應用、誰來做、做得怎麼樣的問題。我們的發布會也證明了這一點。」徐滔表示。

RISC-V的機遇,需求驅動的硬體生態

文首提到潘昊所說AIoT時代,「不再由技術推動變革,而是用需求去推動技術應用的時代」,這樣的特性為RISC-V提供的機遇。這其中的邏輯簡而言之是在於:在賽昉科技看來,過去的時代是Intel、Arm這些技術驅動的老生態,晶片廠商推動著行業的變革;

而現在這個時代,則是需求驅動的新生態,RISC-V指令生態以及賽昉科技為代表,以開源硬體和開源ISA為基石。此刻真正推動行業變革的,是需求——在有需求時,由需求去逆向推動硬體、晶片的定製,最終推動行業的發展。

這其中的依據在於:在潘昊所述這個「時代」之前的時代,一個需求從想法到最終產品,過程相對複雜、周期也很長。過去從需求產生,到硬體原型誕生,到工程樣板、小批量試產、大規模生產和規模化供應,「這個過程過去很長,而且需要各種各樣的人才協作」。所以當時需求很難真正驅動硬體。

但在潘昊看來,「今天這個事情因開源而改變。大家基於共同的開源硬體去設計設備,物料、工藝、供應商、人才完全可以復用。所要做的就是提出需求,快速整合到一起。」潘昊說,「全球能夠將硬體做到最快速的地方就是中國深圳,我們把全球供應鏈都準備好,讓越來越多的新硬體能夠快速孵化出來。」

「新硬體產生從過去極其耗資耗力,時間長度不等,到今天我們只需要幾個小時的時間就能基於開源硬體形成一個樣本。幾天時間做出的樣本被複製,小批量只需要幾周。這個速度能夠促進硬體在物聯網需求下快速迭代。」

在賽昉科技、Seeed以及BeagleBoard看來,三者組建的合作關係是推動這一「新生態」的力量。「賽昉科技是領頭羊,提供核心的引擎;BeagleBoard作為全球最流行的開源計算機項目,定義硬體功能、外殼、應用等,並運營社區,與全球軟硬體開發者互動;Seeed作為領先的硬體孵化平臺,幫助新興應用快速變成設備,幫助項目成長。並反向與賽昉科技一起,去探索設計下一代晶片。」

這種基於開源硬體(與開源ISA)的一套思路,在IoT時代,是相當完整的生態邏輯了,聽起來也很龐大。不過它對所謂「需求驅動生態」的靈活性要求可能也很高,這會成為即便開源硬體思路下的挑戰。潘昊補充說:「我們希望這樣一個新生代內核能夠形成一個飛輪,不斷旋轉,擴大影響力,讓更多人參與進來,讓更多用戶去使用這樣完全開源的計算體系。」

這就為BeagleV及三家企業的合作,和後續生態的發展,賦予了點兒革新時代的意思。

RISC-V的機會越來越多

總結起來,IoT時代的特點在於需求的多樣化。這是賽昉科技認定RISC-V能夠獲得更多機會的立足點。紫光展銳作為RISC-V生態參與者之一,以及賽昉科技的合作夥伴,紫光展銳市場部副總裁夏曉菲在發言中提到:「RISC-V作為開源指令,最大優點就是讓大家對各個行業、各個領域、各個產品場景的理解,能夠去灌入到RISC-V的盒子裡面,對它進行改造,讓它更適合我們現有的應用場景。」

「我們也更希望RISC-V能夠基於產品場景,做出更多差異化點。」夏曉菲列舉了幾個場景中的具體例子,比如在5G modem的發展過程裡,所有的網絡制式要在一片晶片中獲得支持。「要追趕協議的發展,協議演進一年半就一個版本。在協議出來以後,怎樣保證快速就緒,傳統開發模式是來不及的。」

「Modem的發展有個軟基帶的概念,這雖然不是新技術,而且2010年前後也有公司短暫地實踐過只是並未成功,因為功耗問題很難解決。但現在的製造工藝今非昔比了,那麼當通信處理器逐漸軟化,朝著軟基帶的方向發展,RISC-V就能帶來差異化競爭點。」

還有比如針對圖像處理,「現在包括AI處理器、ISP、GPU、CPU都一起處理一張圖片,這太複雜了,如果能夠引入RISC-V與AI結合,做定製化特性,讓架構變得簡單。這也有機會成為RISC-V發展差異化的方向。」夏曉菲表示,「再比如工業領域注重安全性,場景本身也多樣化。多樣化的安全需求,RISC-V自然能夠適應這種場景的發展。」

這些皆印證了徐滔與潘昊提及需求驅動時代的到來。如此看來,RISC-V的市場也遠超我們原本的想像。

賽昉科技(CEO徐滔)與港華能源(總經理邱建杭先生)、紫光展銳(副總經理夏曉菲)的戰略合作籤約儀式

責編:Luffy Liu

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