1瓦功耗,5GHz频率 (转载)

txgx
纸上谈医 08月04日 字数 10799

知乎

下载 APP

1瓦功耗,5GHz频率:全球最快Risc-V芯片出世,效率超越苹果M1

机器之心

机器之心

人工智能信息服务平台

图灵奖获得者,计算机体系结构先驱 David Patterson:「这真是太神奇了。」

机器之心报道,机器之心编辑部。

开放开源的 Risc-V 架构一直被认为前途不可限量,最近一段时间也获得了越来越多公司和机构的支持,市面上既出现了阿里平头哥这样的高性能处理器,也有华米打造的可穿戴设备芯片。

但习惯了 X86 和 Arm 架构的很多人一直对于 Risc-V 这个秉承开放的架构持怀疑态度,人人都能自主可控,是否能催生出完整的生态?

但首先,Risc-V 本身必须足够强大。

RISC-V 的惊人突破

十年前,加州大学伯克利分校的一个实验室里诞生了一个想法:有人想创造计算机芯片的通用指令,这套指令将被所有芯片制造商使用,但又不属于任何一个制造商。

虽然这个愿景还未实现,但最近的确发生了一件有趣的事情:该校的研究成果 RISC-V 已经开始在芯片设计方面取得一些技术突破。

根据全球半导体行业知名媒体 EE Times 的报道,前些天,一家位于加州森尼维尔的小型电子设计公司 Micro Magic 宣称:他们设计、生产出了全世界最快的 64 位 RISC-V 内核,比苹果的 M1 芯片和 Arm Cortex-A9 表现还要出色。该公司认为,该芯片优雅地实现了 David Patterson(参与创建 RISC-V 的加州大学伯克利分校教授)对精简指令集计算机(RISC)架构的最初设想,在当今用电池供电的设备上也能轻松工作。

Micro Magic 的声明中提到,这款原型 CPU 在 1.1v 电压下可以达到5GHz 的时钟速度,远高于运行速度为 3.2GHz 的英特尔Xeon 服务器芯片 E7,CoreMarks 跑分达到 13000 分。而 1.1 伏时,该芯片只需要消耗 1 瓦的功率,不到英特尔Xeon 功率的 1%。此外,单个 Micro Magic 核心在 0.8V 下可以达到 4.25GHz,CoreMarks 跑分达到 11000 分,但消耗的功率仅为 200mW。

与此同时,这款 RISC-V 芯片的速度和能效也超过了 Exynos 4。Exynos 4 是三星电子为其智能手机生产的顶级部件,基于 ARM Holdings Plc 提供的计算核心,是英特尔的主要竞争对手。

David Patterson 在接受 ZDNet 采访时说:「这真是太神奇了…… 我认为IBM的大型主机有5GHz 的液冷产品,但需要 100 瓦才能运行」。

David Patterson。图源:https://spectrum.ieee.org/view-from-the-valley/computing/hardware/david-patterson-says-its-time-for-new-computer-architectures-and-software-languages

Patterson 还表示:「我也听到过一些关于 FPGA 的令人印象深刻的数字,大概是 600MHz」,他指的是可重新编程芯片,「对于软核来说,这似乎相当快」。

Patterson 对技术创新的突飞猛进感到非常惊讶,「创新的潜力总是存在的」,但这并不是他和加州大学伯克利分校教授 Krste Asanovic 在 2011 年首次为 RISC-V 撰写宣言时的初衷。

「因为它是开放的,所以我们会看到很多这类竞争」,Patterson 反思道。

「也许是因为竞争激烈,我们开始看到设计领域一些真正有趣的东西正在被实现」,Patterson 说,他同时也是谷歌的杰出工程师。

新的5GHz 处理器仅仅是一个原型,而不是一个车库起家的初创公司的产物。它是由硅谷芯片知识产权设计公司 Micro Magic Inc 制造的,该公司为硅谷所有的大公司提供咨询服务已有 25 年。一小队经验丰富的芯片设计师能够完成这样的任务,这意味着一场设计复兴可能即将到来。

这款芯片不仅在低功耗下速度更快,在基准得分上也赶超英特尔和三星的芯片。在 CoreMark基准测试中,这款 RISC-V 芯片的得分为 13000 分,是基于 ARM 的 Exynos 单核性能得分的两倍多。虽然英特尔Xeon 名义上单核性能更高,达到 26009 分,但 Xeon 需要更多线程,120 个线程才能达到上述结果。

Micro Magic 业务联络人、长期担任芯片行业高管的 Dr. Andy Huang 在接受 ZDNet 电话采访时解释说:这一突破在于 CPU 和内存的交互方式。Micro Magic 的两位创始人 Mark Santoro 和 Lee Tavrow 在 90 年代早期为一种 SRAM 计算机内存芯片申请了专利。

这一 RISC-V 原型芯片改变了存储快、芯片慢这种现状。

「如果内存运行在5GHz,而逻辑运行在 1GHz,谁是瓶颈?」Dr. Andy Huang 打趣道。但他没有透露具体细节。

关键在于开放

Huang 还表示:他们成功的关键在于 RISC-V 是开放的,不像英特尔芯片的复杂指令集架构 CISC,也不像 ARM 芯片中的 RISC 版本。芯片设计可以解决上述瓶颈。但如果芯片的指令被锁定,瓶颈就很难解决。

为了解释这一点,Huang 还打了个比方。

「我问我儿子为什么他更喜欢三星(智能手机)而不是苹果,他说是因为如果他想改变什么,他可以让他的一个编程朋友帮他做,因为 Android 是开放的,不像 iOS」。Huang 这样比喻。

「这就是我们为什么要把所有的成功都归功于 Dr. Patterson」,Huang 说,「他创造了迄今为止最高效、最优雅的 RISC 架构」。

「我们应该叫他圣 Patterson」,Huang 说。

Micro Magic 芯片的成功不仅仅是修改指令集那么简单,还有一种经济因素在起作用。

Dr. Huang 强调,CISC 或 ARM 的指令集都有 1000 多条指令,而 RISC-V 的指令不到 100 条。

由于 RISC-V 指令集简单,Micro Magic 能够使用标准硅晶圆生产其芯片,无需进行特殊调整。这使得使用所谓的 shuttle run 成为可能。在制造过程中,该芯片与其他家的芯片组合在同一个晶圆上。由于晶圆的成本是由多方共同承担的,所以这样可以节省成本。

「人们经常讨论用 1 亿美元来做一个定制的 ASIC」,Patterson 说,这意味他们想做一种为特定应用而调整的芯片。「但他们(Micro Magic)没有花 1 亿美元去做这件事」。

尽管 Patterson 和 Huang 都没有强调,但还有一个经济因素也在起作用:如果你在 ARM 许可方面没有太多的预算,那么 shuttle run 会让你的处境变得容易一些,因为这样就可以将 ARM 许可费用分摊。

Micro Magic 的芯片在 3.08GHz 频率下的功耗是 0.69mW,此时的 CoreMark 分数为 8200 分。

考虑到世界上最大的芯片制造商之一英伟达(Nvidia)正以 400 亿美元的价格收购 ARM,这个经济方面的问题开始变得重要起来。

Nvidia 首席执行官黄仁勋(Jensen Huang)描述了他对 ARM 雄心勃勃的计划,并且他向华尔街保证,ARM 许可证的持有者、他的竞争对手们不会介意英伟达收购 ARM。

但是此举显然为替代品提供了新的机会。当被问及这笔交易时,Patterson 表现得非常谨慎。英伟达是 RISC-V 生态系统的成员,并全心全意地支持该技术。

巨大的想象空间

Micro Magic 的 Huang 说,自从 Micro Magic 发布了简短的芯片公告后,就有科技巨头开始联系他。

「在那市值总和达到 4 万亿美元的四大科技巨头(苹果、微软、亚马逊、Alphabet)」中,已经有两家公司给我发来了电子邮件」,Huang 说,但他没有透露具体是哪两家公司。

Huang 的这个说法为我们提供了一个假设的空间,即苹果或谷歌可能利用该芯片在能效方面取得突破。

「谷歌已经拥有了移动开源软件 Android,想象一下,如果他们再拿到最节能、性能最强大的开源 RISC 核心,移动消费者将从中获得多少收益」,Huang 这样说道。

「再想象一下最新的苹果手表不需要每晚充电,」这是 Huang 提出的另一种可能性。

Huang 说,不管有没有这样的交易,Micro Magic 都希望将其 RISC-V 的知识产权应用到越来越多的设计中,从而在全球电力消耗方面取得实质性的进展。

「我们的目的是帮助世界,帮助个人电脑、笔记本电脑世界、平板电脑世界、手机世界、可穿戴设备、游戏、电动汽车和物联网…… 我们的目标是为将世界碳排放量减少一半做出贡献。」

五到十年之后,RISC-V 将成为最重要的指令集?

一个 CPU 原型并不是一场革命。通过与英特尔和其他公司的实际出货产品进行比较,我们可以发现一个事实,即完成芯片设计需要很多的部件。

这就是为什么围绕 RISC-V 的公司生态系统如此重要。目前,宣布将使用 RISC-V 的公司数量虽然不多,但正在增长。

Patterson 说:「所有你能想到的产品,甚至是数据中心,都有人在认真考虑 RISC-V」。

他说:「我们感觉,最难的地方已经过去了。几年前,我们讨论的是为什么要用 RISC-V,现在,我们讨论的是为什么我不用 RISC-V」。

SiFive 是硅谷的一家初创公司,多年来致力基于 RISC-V 的芯片知识产权的研发。八月份,该公司成立了一个业务部门 OpenFive,致力于为各种应用(包括 AI 和边缘计算)生产定制芯片。Patterson 的合作者 Asanovic教授是 SiFive 的首席架构师。

另一家典型的 RISC-V 生态支持者是台湾的嵌入式处理器制造商晶心科技(Andes Technology。多年来,该公司总共向电子产品制造商出售了数十亿的 CPU 设计。

上个月,SiFive 和 Andes Technology 都在著名的芯片技术会议(Linley Fall Processor)上展示了使用 RISC-V 的人工智能新芯片设计。

SiFive 告诉 ZDNet,他们现在已经与 80 多家公司达成了 200 多项设计方案,其中包括前十大半导体制造商中的 6 家。凭借 FADU、华米、高通、三星和新思国际在设计领域取得的成功,目前 SiFive 的核心出货量已达数千万。

晶心科技在上个月的一份季度报告中对投资者表示,今年约三分之一的收入来自基于 RISC-V 的零部件。

大型磁盘驱动器制造商 Seagate Technology 和 Western Digital 都是下个月举行的 RISC-V Summit 的赞助商,这是该生态系统的第三届年度技术峰会。该活动由 RISC-V 国际协会主办,该协会是一家非盈利机构,目前代表了 750 多个致力于推进该标准的缔约方,其中包括中国智能手机供应商华为、芯片制造商赛灵思、高通以及IBM。Asanovic是该组织的主席,Patterson 是副主席。

然而,无论 RISC-V 有多成功,我们可能永远不会知道它的全部用途。这是因为,尽管 ARM 和其他商业技术提供商要求被许可方签署文件,但 RISC-V 的使用者无需披露其使用情况。

RISC-V 国际协会要求供应商自愿披露使用情况,但不强制。基于这个原因,很难看到 RISC-V 使用范围的具体证据,Patterson 说。

最近,Patterson 通过视频与合作者进行了一系列的一对一访谈,以庆祝 RISC-V 十周年。Patterson 告诉 ZDNet,其中一位合作者提出了一个惊人的观点:在五到十年内,RISC-V 可能是世界上最重要的指令集。「一方面,这听起来很疯狂,但这并非不可能。」Patterson 说道。

编辑于 2020-12-13 · 著作权归作者所有

赞同 499

评论

收起

热门搜索

中国8次包揽冠亚军

女乒晋级团体决赛

8月4日奥运会看点

澳运动员疯狂破坏房间

海地夫人回顾刺杀场景

扬州1号病例被刑拘

管晨辰膝盖写中国加油

美机构演练病毒暴发

辉瑞和莫德纳疫苗涨价

苏炳添每晚十点睡觉

中国女篮止步八强

五角大楼附近发生枪击

张家界多名人员被追责

奈雪的茶被约谈

严格控制养成类节目

管晨辰平衡木金牌

林生斌有儿子系谣言

棋牌室传染链再扩散

又一位双金王诞生

人类能源的终极出路

志愿者返乡被骂哭

澳门进入即时预防状态

王峥夺女子链球银牌

特斯拉13吨电池起火

车停酒店4年才想起

英国选手抱怨饮食差

韩国赴美疫苗游热卖

邹敬园男子双杠金牌

烟台新增4例确诊病例

东京湾水里好多虫子

东京奥运金牌成本价

美国新增确诊110107例

这些人群不建议出游

上海新增1例本土确诊

林生斌调查结果通报

关晓彤P与邹敬园合影

王峥夺女子链球银牌

特斯拉13吨电池起火

车停酒店4年才想起

英国选手抱怨饮食差

韩国赴美疫苗游热卖

邹敬园男子双杠金牌

相关推荐

英特尔急了,苹果M1芯片到底有多强大,可怕到静默_知乎

Apple M1 芯片的到来,让这部我们最薄、最轻的笔记本电脑由内在焕然一新.与前代相比,中央处理器最高提速至 3.5 倍,图形处理器最高提速至 5 倍,先进的神经网络引擎将机器学习最高提速至 9 倍;续航能力创下 MacBook Air 之最;无风扇设...

严重被外界低估的M1芯片,为什么说是革命性产品?_知乎

最近,苹果召开了春季发布会,除了紫色的iPhone 12和AirTag之外,最受大家关注的就是搭载在iPad Pro上的M1芯片.M1芯片是去年苹果发布的一款自研芯片,在去年的发布会上,库克以「One more thing」(还有件事儿)的方式介绍了M1芯片....

终于讲明白了!国外大神超详细解读:苹果M1为什么比英特尔x86快了那么多?_知乎

12 月 1 日消息 苹果的 M1 芯片是苹果在 Mac 上搭载的单核 CPU 基准测试成绩最快的芯片,在多核性能方面,也击败了许多高端英特尔竞品.开发者Erik Engheim 近日分享了对 M1 芯片的深入研究,探讨了苹果新处理器为何比它所取代的英特尔芯...

苹果M1芯片为何如此快?_知乎

苹果M1芯片为何如此快?本文来源:内容选自Debugger,作者:Erik Engheim 机器之心,编译参与:小舟、泽南,谢谢.除了轻度办公以外,Arm 架构的苹果电脑还可以打游戏、看视频、跑深度学习,效率都还不错.最近,很多人的 M1 芯片版苹...

老麦,解码器和树莓派想升级开关电源你有啥推荐?_知乎

老麦,解码器和树莓派想升级开关电源你有啥推荐?机器翻译:新浪科技有一则新闻 《1瓦功耗5GHz频率:全球最快Risc-V芯片出世,效率超越苹果M1》新闻图片当中有一款在默默工作的电源, 也是一款开关稳压电源.这款电源来自 HANMATEK...

热门搜索

1

苏炳添每晚十点睡觉

2

中国女篮止步八强

3

五角大楼附近发生枪击

4

张家界多名人员被追责

5

奈雪的茶被约谈

6

严格控制养成类节目

7

管晨辰平衡木金牌

8

林生斌有儿子系谣言

9

棋牌室传染链再扩散

10

又一位双金王诞生

11

人类能源的终极出路

12

志愿者返乡被骂哭

13

澳门进入即时预防状态

14

王峥夺女子链球银牌

15

特斯拉13吨电池起火

16

车停酒店4年才想起

英国选手抱怨饮食差

韩国赴美疫苗游热卖

邹敬园男子双杠金牌

烟台新增4例确诊病例

CSArch 计算机体系结构
22 个回复
hgoldfish
老鱼 08月04日

芯片的频率有物理极限吗?能不能搞到 THz?

【 在 txgx (纸上谈医) 的大作中提到: 】

: 【 以下文字转载自 ITExpress 讨论区 】

: 发信人: txgx (纸上谈医), 信区: ITExpress

: 标  题: 1瓦功耗,5GHz频率

: ...................

yupluo
yupluo 08月04日

“一家位于加州森尼维尔的小型电子设计公司 Micro Magic 宣称:他们设计、生产出了全世界最快的 64 位 RISC-V 内核,比苹果的 M1 芯片和 Arm Cortex-A9 表现还要出色。”

Cortex-A9 ,这稿子有点意思。

lokta
部落 08月06日

有,不能。

【 在 hgoldfish (老鱼) 的大作中提到: 】

: 芯片的频率有物理极限吗?能不能搞到 THz?

hgoldfish
老鱼 08月06日

物理极限是怎么算出来的啊?

【 在 lokta (部落) 的大作中提到: 】

: 有,不能。

lokta
部落 08月06日

频率越高,波长越短。如果波长小于芯片,时钟从一头到另一头都有相差了。

同步电路无从做起。

另外门电路每反转一次,都有功耗,这个也是跟着频率增高而增大的。

【 在 hgoldfish (老鱼) 的大作中提到: 】

: 物理极限是怎么算出来的啊?

hgoldfish
老鱼 08月06日

那就是说频率的上限在 100 GHz 左右?

【 在 lokta (部落) 的大作中提到: 】

: 频率越高,波长越短。如果波长小于芯片,时钟从一头到另一头都有相差了。

: 同步电路无从做起。

: 另外门电路每反转一次,都有功耗,这个也是跟着频率增高而增大的。

: ...................

lokta
部落 08月06日

你咋算出来这个数的。。。

【 在 hgoldfish (老鱼) 的大作中提到: 】

: 那就是说频率的上限在 100 GHz 左右?

MaLing
uranus 08月07日

超导CPU理论值 770ghz

【 在 hgoldfish 的大作中提到: 】

: 芯片的频率有物理极限吗?能不能搞到 THz?

hgoldfish
老鱼 08月09日

拍脑袋的啊。[手动滑稽]

话说,现在内存都快有 10GHz 的了。

【 在 lokta (部落) 的大作中提到: 】

: 你咋算出来这个数的。。。

lokta
部落 08月09日

核心频率,工作频率和等效频率了解一下?

发自「今日水木 on iPhone 8」

【 在 hgoldfish 的大作中提到: 】

: 拍脑袋的啊。\[手动滑稽\]

: 话说,现在内存都快有 10GHz 的了。

: --

: 灭绝人性啊

eggcar
eggcar 08月09日

经典谣言

时序电路没学好

【 在 lokta 的大作中提到: 】

: 频率越高,波长越短。如果波长小于芯片,时钟从一头到另一头都有相差了。

: 同步电路无从做起。

: 另外门电路每反转一次,都有功耗,这个也是跟着频率增高而增大的。

: ...................

lokta
部落 08月09日

求指点

【 在 eggcar (eggcar) 的大作中提到: 】

: 经典谣言

: 时序电路没学好

plantegg
茄子 08月09日

目前看现在的晶体管是不行的

充放电有门延迟(就是放电没放干净),所以频率越高电压得越高,他们是三次方的关系

所以这20年你看主流CPU主频在2.5G就不动了

【 在 hgoldfish (老鱼) 的大作中提到: 】

: 芯片的频率有物理极限吗?能不能搞到 THz?

plantegg
茄子 08月09日

这一 RISC-V 原型芯片改变了存储快、芯片慢这种现状。

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~惊到我了,这几十年都是内存跟不上cpu速度啊

【 在 txgx (纸上谈医) 的大作中提到: 】

: 【 以下文字转载自 ITExpress 讨论区 】

: 发信人: txgx (纸上谈医), 信区: ITExpress

: 标  题: 1瓦功耗,5GHz频率

: ...................

chenpp
本人男 08月10日

我感觉这篇报道(本人未查证)和洋葱新闻差不多一个水平

【 在 txgx 的大作中提到: 】

: 【 以下文字转载自 ITExpress 讨论区 】

: 发信人: txgx (纸上谈医), 信区: ITExpress

: 标  题: 1瓦功耗,5GHz频率

: ....................

eggcar
eggcar 08月10日

关键词:(静态)时序分析,触发器/寄存器

延迟很重要,但是让两级寄存器之间的延迟小于一个时钟周期就行了,要让整个芯片上的延迟都小于一个clk是绝对不可能的

【 在 lokta 的大作中提到: 】

: 求指点

Fsh520
Fsh520 08月10日

risc-v赶紧出几款试用一下啊,感觉总是雷声大雨点小。

【 在 txgx 的大作中提到: 】

: 发信人: txgx (纸上谈医), 信区: ITExpress

: 标  题: 1瓦功耗,5GHz频率

: 发信站: 水木社区 (Wed Aug  4 12:40:45 2021), 站内

: ...................

hgoldfish
老鱼 08月10日

不是说出了很多嵌入式的?

想要高性能高功耗的服务器、桌面 PC 的估计十年内搞不定。

【 在 Fsh520 (Fsh520) 的大作中提到: 】

: risc-v赶紧出几款试用一下啊,感觉总是雷声大雨点小。

philbloo
philbloo 08月10日

我问了个专门做低功耗架构几十年的朋友,他说这家公司在 cheating although in a good way ,我也没细问。

【 在 chenpp 的大作中提到: 】

: 我感觉这篇报道(本人未查证)和洋葱新闻差不多一个水平

: 【 在 txgx 的大作中提到: 】

: : 【 以下文字转载自 ITExpress 讨论区 】

: : 发信人: txgx (纸上谈医), 信区: ITExpress