RISCV深入人工智能应用领域

RISC-V：机器学习的浪潮正在推动其普及和应用

RISC-V作为一种免费开源的计算机指令集架构，其应用正在全球范围内呈现爆发性增长，特别是在人工智能和机器学习领域。据Semico调研公司的预测，未来几年内采用RISC-V技术的芯片数量将以每年73.6%的速度增长，到2027年，生产的人工智能芯片将多达约250亿个，创造2910亿美元的收入。这一巨大的变化彰显了人工智能对RISC-V的巨大推动作用。

戴夫•迪泽尔（Dave Ditzel）及其公司Esperanto技术公司正站在这一浪潮的前沿。迪泽尔表示，从几年前RISC-V还被视为一种“暴发户”理念到如今其在人工智能领域的瞩目增长，反映了人工智能技术的飞速发展。其公司制造的首款高性能RISC-V人工智能处理器正与人工智能推荐系统中的图形处理器（GPU）一争高下。

RISC-V的理念源于“精简指令集计算机”（RISC），通过减少处理器执行的核心指令集，制造出尺寸小、功耗低但性能强大的处理器。这一理念吸引了全球顶级科技专家的关注，其中就包括IEEE会士大卫•帕特森（David Patterson）的学生及论文共同作者迪泽尔。

迪泽尔在创办Esperanto公司后发现，RISC-V是一种能够降低人工智能功耗的理想方法。他指出，复杂的指令集架构需要大量的晶体管来组成处理器，每个晶体管在关闭时都会有漏电流，切换状态时也会消耗电能。而RISC-V的指令集简洁明了，具有巨大的吸引力。

RISC-V内核的指令集只有47条指令，相比之下，x86指令的实际数量难以计算，可能将近1000个。尽管Arm的指令集相对较小，但仍比RISC-V大得多。简单的指令集并不能实现Esperant公司的目标。迪泽尔和他的团队彻底重新设计了CPU，以适应严格的约束条件。他们开发的ET-SoC-1芯片是一个很好的例子，它通过采用多个低功耗芯片来满足功率预算，同时实现了高性能。

在功率受限的数据中心加速人工智能是ET-SoC-1芯片的主要目标。在这种环境下，核心主板已安装在服务器外部设备的互联总线（PCIe）插槽上，必须在有限的功率下实现尽可能高的运算性能。通过优化芯片设计和降低工作电压，Esperanto公司成功实现了超过800万亿次运算的性能表现。

机器学习需求正在推动RISC-V的普及和应用。随着人工智能技术的不断发展，RISC-V的优势将越来越明显，其在未来的应用前景也将更加广阔。戴夫•迪泽尔及其团队的工作为RISC-V在人工智能领域的应用开辟了新的道路，他们的工作成果将为该领域的发展产生深远影响。低电压，高效率：Esperato内核设计突显差异之美

艾耶所言非虚：“低压运行正是Esperant公司研发的ET-Minion内核的独特魅力所在。”这种设计理念不仅仅关乎电压问题，更是架构与电路决策的根本依据。在低电压环境下，每个ET-Minion内核可实现更高的时钟频率运行。为何？因为其核心流水线由最少逻辑门构成，类似RISC-V整数指令集的核心逻辑门组合设计确保了能效比最优。而当内核进行长张量计算时，流水线适时关闭以节省能量。这就像是微处理器内部的微型机器，精心调整以适应各种计算需求。这不仅保证了高性能，更确保了低功耗，成为当下嵌入式AI领域的一大突破。这一突破的实现背后，凝结着设计者无数次的实验和尝试。

近期人工智能处理器领域的创新风起云涌，RISC-V成为各大企业的选择之一。比如Ceremorphic推出的分层学习处理器就融合了RISC-V和Arm内核以及定制化的机器学习单元。而即将上市的英特尔MobileyeEyeQUltra芯片更是采用RISC-V内核和神经网络加速器，为自动驾驶提供强大的智能支持。这种趋势背后，反映出RISC-V架构在人工智能领域的巨大潜力。

耐能公司选择RISC-V作为未来发展方向，既是商业决策也是技术决策。其首款基于RISC-V技术的KL530芯片采用视觉互感神经网络技术，旨在支持自动驾驶领域的发展。耐能的首席执行官刘峻诚表示，RISC-V架构为神经网络模型的预处理提供了便利，运行效率也更高。同时他也提到，随着Arm可能被英伟达收购的不确定性因素存在时，选择RISC-V作为技术路线可降低商业决策风险。尽管英伟达的收购计划最终终止，但这一事件也凸显了RISC-V在处理器领域的竞争态势愈发激烈。

未来RISC-V处理器将更专注于机器学习领域的发展。RISC-VInternational这一管理机构已经批准了一个专为机器学习设计的向量指令集扩展方案。该机构的首席技术官马克•希梅尔斯坦强调，虽然有了向量扩展的加持，但推动机器学习仍是RISC-V社区的优先任务。他们正在将不同领域对机器学习的关注汇聚在一起，形成一个强大的研究和发展联盟。

然而Semico的首席分析师里奇•瓦夫日尼拉克也提醒道：尽管RISC-V发展迅速但未来人工智能处理器市场依然是多元格局并存时代尚未到来 RISC-V想要取得主导权仍需努力虽然Arm目前在许多市场仍占主导地位但随着RISC-V的崛起其主导地位可能会受到挑战未来五年Arm的主导地位可能仍将持续但RISC-V在CPU内核设计收益中的占比预计将达到约百分之十五这一增长速度已经相当可观了。