传奇芯片设计师Jim Keller投身自研RISC-V

在半导体行业观察之前发布的一个由传奇芯片设计师Jim Keller发表的题为《Future of Compute》 （点击文末 “ 阅读原文 ” 即可查看本视频） 的视频里披露了一个细节，那就是Jim Keller所在的公司tenstorrent正在开发一款名为Ascalon 的RISC-V处理器。

这一方面透露，这个传奇芯片设计师对这个新兴架构重视程度很高。另一方面，也表明他们已经从之前授权转向了自研。

在去年四月，有报道指出，Tenstorrent已获得 SiFive 基于 RISC-V 架构开发的通用 CPU 设计的许可。报道强调，该许可通用内核和 IP 将加快 Tenstorrent 产品的上市时间。

资料显示，Tenstorrent 基于其针对机器学习 (ML) 优化的 Tensix 处理器内核开发高性能 AI 训练和推理片上系统架构。为了运行传统工作负载，Tenstorrent 的 SoC 将使用 SiFive 新的通用智能 X280 基于 64 位 RISC-V 的内核以及完全集成的 512 位宽 RISC-V 矢量扩展 (RVV)。

除了 SiFive 的 Intelligence X280 IP，Tenstorrent 还将获得 RISC-V 软件堆栈，这将进一步加快 AI SoC 公司的上市时间。

在之前接受anandtech采访的时候，Jim keller曾经就risc-v发表了观点。

当时的采访者问Jim keller： “您过去曾谈到 CPU 指令集，而我在这次采访中收到的最大请求之一是请您谈一下对 CPU 指令集的看法。具体问题是关于我们应该如何处理对它们的基本限制，我们如何转向更好的限制，以及在 ARM、x86 和 RISC V 方面，你都是什么观点。”

Jim keller回应道： [争论指令集]是一个非常悲伤的故事。它甚至不是几十个 [操作码] ，而是80% 的核心执行只有 6 条指令 ，加载（（load）、存储（store）、加（add）、减（subtract）、比较（compare）和分支（branch）。有了这些，你几乎已经涵盖了它。如果您使用 Perl 或其他语言编写代码，则调用和返回可能比比较和分支更重要。但是指令集只有一点点重要——你可能会因为缺少指令而损失 10% 或 20% [性能]。

有一段时间我们认为可变长度指令（variable-length）真的很难解码。但我们一直在想办法做到这一点。您基本上可以预测所有指令在表格中的位置，一旦有了好的预测器，您就可以很好地预测这些内容。因此，当您构建小型计算机时，固定长度的指令似乎非常好，但是如果您正在构建一台真正的大型计算机，要预测或找出所有指令的位置，它并不能支配模具。所以没有那么重要。

RISC 刚出现时，x86 是半微码。所以如果你看看芯片，一半的芯片是 ROM，或者可能是三分之一或其他东西。RISC 人员可以说 RISC 芯片上没有 ROM，因此我们获得了更高的性能。但是现在ROM这么小，你找不到它。其实加法器这么小，你怎么都找不到？今天限制计算机性能的是可预测性，其中两大因素是指令/分支可预测性和数据局部性。

现在，新的预测器非常擅长这一点。它们很大 -，两个预测器比加法器大得多。这就是您进入 CPU 与 GPU（或 AI 引擎）辩论的地方。GPU 人员会说“看，没有分支预测器，因为我们并行执行所有操作”。所以芯片有更多的加法器和减法器，如果这就是你的问题，那就对了。但是他们在运行 C 程序方面很糟糕。

GPU 是为在像素上运行着色器程序而构建的，因此如果给定 800 万像素，而大型 GPU 现在有 6000 个线程，则您可以覆盖所有像素，每个像素每帧运行 1000 个程序。但这有点像一群携带沙粒的蚂蚁，而大型人工智能计算机，它们具有非常大的矩阵乘法器。他们喜欢数量少得多的线程来做更多的数学运算，因为问题本身就很大。而着色器的问题是问题本质上很小，因为像素太多。

真正存在三种不同类型的计算机：CPU、GPU 和 AI。英伟达正在做一些“中间人”的事情，他们使用 GPU 来运行人工智能，并试图增强它。其中一些显然工作得很好，而其中一些显然相当复杂。有趣的是，这种情况经常发生，通用 CPU 在看到 GPU 的矢量性能时，添加了矢量单元。有时这很好，因为你只有一点点矢量计算要做，但如果你有很多，GPU 可能是更好的解决方案。

提问者进一步提到： “那么回到 ISA 问题——很多人都在问你对 Arm 与 x86 的看法如何？你是怎么看。”

Jim keller接着说： 我有点在意。这就是发生的事情 。当 x86 首次出现时，它非常简单和干净，对吧？当时，有多种 8 位架构：x86、6800、6502。当时我可能对所有这些架构都进行了编程。然后奇怪的是，x86 是开放版本。他们将其授权给七家不同的公司。这给了人们机会，但英特尔出人意料地授权了它。然后他们去了 16 位和 32 位，然后他们添加了虚拟内存、虚拟化、安全性，然后是 64 位和更多功能。因此，当您添加内容时，架构会发生什么，您保留旧内容以使其兼容。

所以当 Arm 刚出来的时候，它也是一台干净的 32 位计算机。与 x86 相比，它看起来更简单，更容易构建。然后他们添加了一个 16 位模式和 IT（如果有的话）指令，这很糟糕。然后 [他们添加] 一个奇怪的浮点向量扩展集，在寄存器文件中带有覆盖，然后是 64 位，部分清理了它。有一些特殊的东西用于安全和启动，所以它变得更加复杂。

现在 RISC-V 出现了，它是闪亮的新表亲，对吧？因为没有历史遗留问题。它实际上是一个开放的指令集架构，人们在大学里构建它，他们没有时间或兴趣添加太多垃圾，就像某些架构那样。所以相对而言，仅仅因为它的血统和年龄，它处于复杂性生命周期的早期。这是一个非常好的指令集，他们做得很好。因此，如果我只是想说我今天是否想要真正快速地构建一台计算机，并且我希望它运行得更快，那么 RISC-V 是最容易选择的。这是最简单的一个，它拥有所有正确的功能，它拥有您实际需要优化的正确的前八条指令，而且它没有太多的垃圾。

★ 点击文末 【阅读原文】 ，可查看视频 《Future of Compute》 ~

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