国产 RISC-V 开源处理器“香山”新归属:北京开源芯片研究院官宣
作者 | InfoQ2022-04-11

近日,中科院计算所副所长、研究员包云岗在社交媒体宣布国产 RISC-V 开源处理器“香山”有了新归属——北京开源芯片研究院(开芯院),该研究院经过四个月的筹建,正式启动第一批围绕“香山”的新项目,后续也将陆续启动其他开源芯片项目。

国产 RISC-V 开源处理器“香山”新归属:北京开源芯片研究院官宣

首批招聘的职位及人员众多,涉及 CPU 架构设计工程师(5 名)、CPU 前端设计高级工程师(5 名)、CPU 前端设计工程师(20 名)、CPU 浮点运算前端设计工程师(5 名)等及众多实习生岗位。

据官方介绍,北京开源芯片研究院是成立于 2021 年 12 月的民办非企业,由一批行业龙头企业和国内顶尖科研单位共同牵头发起成立的创新联合体。研究院以构建开源芯片技术体系,加速开源芯片生态发展为宗旨。研究院致力于研发 RISC-V 领域关键共性技术、建设关键支撑平台、优化生态治理、推动重点行业规模商用,加速 RISC-V 生态完善成熟,打造 RISC-V 产业生态。

国产 RISC-V 开源处理器“香山”已调试成功

2021 年 6 月份,首届 RISC-V 中国峰会于本周在上海科技大学举办。会上,包云岗正式发布了国产开源高性能 RISC-V 处理器核心——香山。当时,包云岗表示 CPU 领域还没有一个像 Linux 那样的开源主线,因此研发团队判断业界需要一个开源的高性能 RISC-V 核,既能被工业界广泛应用,又能支持学术界试验创新想法。

“香山”早在 2020 年 6 月 11 日就已经在 GitHub 上建立了代码仓库。一年时间内,该项目获得了 3296 次代码提交,总行数约 5 万行,具有 400 多个文档。其架构代号以湖命名,第一版架构代号是“雁栖湖”,第二版架构代号是“南湖”。

具体来看,“雁栖湖”架构是一个 11 级流水、6 发射、4 个访存部件的乱序处理器核。在发射宽度上已经可以和一些 ARM 高端处理器核相当,但还未进行充分优化,因此实际性能还有不小的差距。

2020 年,团队基于 Chisel 完成了一款 8 核标签化 RISC-V 处理器的测试流片,采用了台积电 28nm 工艺。研发人员基于 GitHub CI 构建了一套流程化的自动回归测试框架,这款测试芯片于 2020 年 9 月起,成功在 FPGA 上启动 Linux/Debian 系统。

2021 年 7 月 15 日,第一代香山“雁栖湖”流片,但接下来由于受到全球芯片产能的影响,整个团队经历了漫长的等待期。直到 2022 年 1 月 20 日,香山才终于回片,整个主板采用了香山枫叶的红底色。随后,团队就进入调试阶段,经过了数天攻关,最终成功点亮。

国产 RISC-V 开源处理器“香山”新归属:北京开源芯片研究院官宣

目前,香山处理器南湖架构已经稳定;香山第一版(雁栖湖)芯片已经成功点亮并正确运行 Linux/Debian 操作系统,成功运行 SPEC CPU2006,实测评分超过 7 分 @1GHz,CPU/DDR 在更高频率下的性能调优正在进行中;香山处理器南湖架构的设计文档正在编写中。

根据介绍,“香山”的目标是达到 L3 级(理想的 L3 级应该是设计与实现开源芯片的工具全部开源,目前全世界范围尚未达到这个水平),除了开源 RTL 代码,同时将开发“香山”的一系列底层工具也开源。但“香山”也还未完全达到 L3 级,最多只有 L2.5 级,因为当前“香山”的开发过程中仍需大量使用商业 EDA 工具。只有开源 EDA 取得突破性进展,L3 级开源芯片才能真正得以实现,这还有很多挑战。包云岗也在知乎上表示期待各界更多的支持和帮助。

开芯院未来计划

未来,研究院将围绕“香山”开源高性能 RISC-V 处理器核与“一生一芯”人才培养计划开展工作。具体来说,研究院将启动一批围绕“香山”的新项目,后续也将陆续启动其他开源芯片项目。

“一生一芯”计划则是此前由国科大启动的芯片设计人才培养计划。首期由 5 位 2016 级本科生主导完成一款 64 位 RISC-V 处理器 SoC 芯片设计并实现流片,芯片能成功运行 Linux 操作系统以及学生自己编写的国科大教学操作系统 UCAS-Core。

国科大计算机科学与技术学院院长孙凝晖院士此前表示,“一生一芯”计划的愿景目标是在国科大实践经验的基础上向全国辐射,帮助更多高校形成从处理器芯片设计到流片并运行操作系统的实践课程,提高我国处理器芯片设计人才培养规模,缩短人才从培养阶段到投入科研与产业一线的周期,力争 3 年后在全国每年能培养 500 名学生,5 年后实现每年培养 1000 名学生,10 年达到每年培养 1 万名学生。

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