摘要：当前，新一轮芯片设计产业变革浪潮正在来临。2023 年，RISC-V 入选《MIT 科技评论》十大突破性技术，其中提到：当前芯片设计领域正在走向开放，而灵活开源的 RISC-V 有望成为改变一切的芯片设计。作为开源高性能 RISC-V 处理器系列，“香山”在这
当前，新一轮芯片设计产业变革浪潮正在来临。2023 年，RISC-V 入选《MIT 科技评论》十大突破性技术，其中提到：当前芯片设计领域正在走向开放，而灵活开源的 RISC-V 有望成为改变一切的芯片设计。作为开源高性能 RISC-V 处理器系列，“香山”在这一轮产业变革浪潮之中可谓“生逢其时”。
12 月 18 日，以“新纪天工 开物焕彩——致敬开源的力量”为主题的重大科技成就发布会开源专场在国家科技传播中心成功举办，“香山”开源高性能 RISC-V 处理器核项目在本次发布会进行了最新进展发布。中国工程院院士、“科创中国”开源创新联合体荣誉理事长倪光南在项目推介中表示，“香山”目前已经完成三次流片，为芯片产业创新模式和新计算生态发展做出了卓越的贡献。
“香山”昆明湖架构 V2：开源高性能处理器
香山开源社区主席唐浩晋介绍，“香山”是迄今为止性能最高的开源处理器系列，研发团队不仅开源了硬件设计代码和文档，同时也开源了在开发过程中所形成的一系列开发工具和平台。“香山”的开发初衷是希望解决开源处理芯片生态面临的两大挑战：性能和可配置性。迄今为止，“香山”已经经历了三代发展。从第一代的雁栖湖架构、第二代的南湖架构，到如今的昆明湖架构，处理器的功能、频率和性能不断提升。
作为昆明湖架构的最新技术进展，第三代昆明湖架构 V2 保持了 SPEC2K6 分数在 3GHZ 下面能达到 45 分水平，同时还为减小面积进行了一系列重构，比如对后端流水线进行完全重构；支持将总线协议配置为 CHI 协议，多核可扩展性强；采用向量运算，单指令可处理 1024 比特；支持硬件加速虚拟化和高级中断架构等。此外，昆明湖架构 V2 还支持丰富的可定制化选项，能够满足不同场景下的广泛需求。
功能方面，最新的昆明湖架构符合 RVA23 Profile 规范，支持所有必选扩展和部分可选特性。RVA23 是由 RISC-V 国际基金会最新通过的一组标准化指令集扩展，支持更丰富的软件生态，涵盖安全、功能、性能、功耗、调试等方面，能够有效提高软件兼容性，对于服务器生态至关重要。
性能方面，研发团队基于 SimPoint 方法对 SPEC2K6 基准程序进行采样，通过对采样片段进行性能评估，得出香山昆明湖 V2 架构在 3GHZ 下面的频率可以得到整数得分 44.61 分，浮点得分 47.48 分，综合得分超过了 45 分。
持续开源开放，聚集开发者共建共创
为什么“香山”能够一直以较快速度保持自身技术先进性？唐浩晋认为，一个很重要的原因在于开发团队注重建设开源开放的处理器芯片研发能力体系。“香山”作为一个处理器核，芯片只是它的冰山一角，其核心价值是构建一套芯片敏捷设计基础设施，缩短迭代优化周期。在这样理念的驱动下，开发团队不仅将香山本身的设计成果进行了开源，同时也十分注重基础设施和开发能力的分享与开放。此外，团队构建了一套基于高层次硬件开发语言 Chisel 的芯片敏捷设计新方法与新流程，自研超过 17 个新工具解决敏捷验证难题，在国际上形成独特优势。
与此同时，“香山”还在持续迸发新工具。例如团队开发的 XFuzz 测试生成工具，可以生成更高效的测试程序，成功发现多个设计缺陷；XSPerfRolling 工具可以具体展示某些性能指标在某一段时间内的变化，从而可以更加精细的对比片段之间的差异，从而快速定位微架构性能的问题；TIP/TEA 指令级别微观性能分析工具，可针对香山处理器微架构优化性能计数条目，细化分层归因，缩小性能瓶颈范围。
为了更好地把这套全新的敏捷设计工具向外推广，吸引更多的用户和开源贡献者。“香山”开发团队于今年举办首届“香山开发者大会”，打造开发者和用户的沟通交流平台，在国内外持续开展“香山上手教程”系列活动，手把手传播敏捷设计的新方法和新流程，一系列活动收获广泛认可和一致好评。
打造联合开发新机制，赋能开源社区与产业应用
“香山之所以能够保持它的活力，也离不开基于开源的联合开发新机制。”2021 年 12 月，由 16 家企业共同出资成立了北京开源芯片研究院（简称“开芯院”），该研究院围绕香山进行产品化改造，加速推动成果的落地。通过开芯院这样一个新型机构，不仅能够让来自高校院所的科研成果落地到“香山”，同时还能够联合来自企业界的力量，让“香山”能够达到可实际用于工业制造的水准。
在打通开源社区和产业流程应用过程中，开芯院联合企业组建了联合开发团队，共同对“香山”处理器进行联合研发，比如从第二代南湖开始，开芯院和企业一道深入参与到“香山”验证流程中去，这个过程中，开芯院将“香山”积累的敏捷验证方法和框架与联合研发团队共享，让企业基于最新成果帮助“香山”快速开展验证和迭代。
唐浩晋坦言，基于开源的创新联合模式取得了实实在在的成效。比如近一年以来，“香山”昆明湖架构团队与合作企业共进行了 90 余次深入交流，相关企业提供了 350 余条验证反馈意见，很大程度上帮助昆明湖架构达到了工业可使用的水准。同时，这套联合开发机制也受到了广泛认可，比如成功入选 2024 中关村论坛 10 项重大科技成果。“首次基于开源模式、使用敏捷开发方法、联合开发的处理器核，性能水平进入全球第一梯队，成为国际开源社区性能最强、最活跃的RISC-V处理器核，为先进计算生态提供开源共享的共性底座技术支撑。”
如今，“香山”开源高性能处理器正在收获越来越多来自社会各界的关注。在“香山”的代码托管平台 GitHub 上，获得了超过 4900+颗 stars 和超过 670 +次的 forks。唐浩晋表示，希望在团队和社区企业的共同努力下，“香山”可以最终成为处理器领域的 Linux，被广泛认同、开发和使用。
来源：CSDN一点号
