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深圳图灵奖实验室重大成果!新一代微型电脑主板采用RISC-V指令集

heian
发表于 2020-07-21 08:36:08

近日,由图灵奖得主大卫·帕特森教授领衔的“RISC-V(第五代精简指令集)国际开源实验室”发布了新一代微型电脑主板PicoRio,它是全球首个基于全开源的第五代精简指令集、可运行Linux操作系统的项目,具有低功耗、定制能力强等特点,可广泛应用于物联网、人工智能等领域,这也标志着2019年11月在深成立的“RISC-V国际开源实验室”进入了实际产出阶段。

PicoRio走了一条“非主流”路线

迄今为止,行业内最成功的商业CPU分别为英特尔公司的x86体系CPU,以及ARM公司授权的移动、低功耗精简指令集CPU。前者以封闭的技术体系为商业拓展的核心,后者以指令集付费授权为商业拓展的核心。开发者在硬件的设计中往往需要数字电路、计算机等专业知识协助完成,因而供应商往往会在设计、专业和版权中收取使用费。这也意味着,目前硬件领域的开发者需要花费昂贵的代价来购买相关硬件的许可,这极大地阻碍了创新。而且随着通讯、物联网等产业的兴起,需求日趋多样化,对迭代速度的要求也更高,上述两种商业CPU的生态环境及商业拓展模式无法满足产业需求。同时,行业也迫切需要一个开源的硬件平台。一方面,开发者无需为硬件支付高昂的费用;另一方面,开源的硬件平台能更容易地进行定制和扩展。在此背景下,产业界对发源于伯克利加州大学的RISC-V开源指令集寄予厚望,将其视作在处理器硬件领域打破垄断、推动处理器技术革命性发展的火种,期待RISC-V为开源、消除垄断、共建共享的全新CPU生态体系带来曙光。2019年11月,RISC-V开源技术创始人大卫·帕特森教授以深圳为中心成立了“RISC-V国际开源实验室”,围绕RISC-V处理器领域最关键环节——软硬件生态体系的充实完善,进行世界领先的RISC-V开源指令集CPU研究开发。该实验室由清华大学和伯克利加州大学两所世界一流高校联合运行。自成立以来,一大批拥有开源理念的国际化公司与高校先后加入了共同研发工作。PicoRio也在此背景下产生。

(大卫·帕特森与师生交流)

PicoRio:开源 低功耗 体积小

作为对标树莓派(RaspberryPi)的新一代微型电脑主板,PicoRio最大的特点是从CPU设计,到PCB电路板设计,再到操作系统核心软件全部开源,核心架构使用最新的开源RISC-V指令集技术。RISC-V国际开源实验室主任李轶告诉深圳卫视&壹深圳客户端记者:“它的开源在于这一设计对编程开发爱好者门槛度相对较低,它可以根据用户的不同场景需求提供定制化服务,广大电子产品开发者、教育科研工作者、电子爱好者也可以快速构建各种应用,带动RISC-V生态进一步发展,推动产业应用迅速推广。”PicoRio功耗低、体积小,可通过USB连接鼠标和键盘,具备普通个人电脑的大部分功能,可运行Linux操作系统浏览网页,使用Java、Python等高级语言进行编程。

对比x86体系和ARM架构,RISC-V国际开源实验室主任李轶做了一个很形象的比喻:“比如说以前我们买IP(x86、ARM产品),它功能大而全,但其实我的应用可能只用到这一个大板子上的一部分功能,非常难进行定制化的。现在我们把每一个指令集包括不同的模块,用微架构像搭积木一样的搭起来,大家可以选取自己需要的功能,它的整个体积也会变小,效率也会提高,它的功耗也会很大程度的降低”。得益于PicoRio可以直接使用电池供电,连接各式传感器,以利于物联网等深度嵌入式应用。依托PicoRio开源的设计及文档,广大电子产品开发者、教育科研工作者、电子爱好者可以快速构建各种应用,带动RISC-V生态进一步发展,推动产业应用迅速推广。

RISC-V国际开源实验室:致力于开源生态

图灵奖得主 RISC-V国际开源实验室创始人 大卫·帕特森认为:“科学是国际化的、无国界的,通过运用开放的资源、开放式的架构,比如RISC-V(第五代精简指令集),全世界的人们可以通过互联网合作,建立一个大家都能使用的技术生态”。事实上,RISC-V国际开源实验室的长期研究目标就是建设完善高质量的RISC-V开源处理器硬件和软件生态体系,回馈RISC-V开源社区,推动研究开发成果的产业化运用,培育RISC-V领域的优秀人才。实验室计划建设成为以深圳为核心基地、包含一到两个海外分中心的国际实验室。这一国际化构架,将允许实验室在世界范围内吸引人才,有利于RISC-V领域的技术和人才在深圳的聚集交流,发挥深圳的国际化优势。学生培养方面,“RISC-V国际开源实验室”依托清华-伯克利深圳学院的数据科学交叉学科项目,开展硕士研究生招生培养,预计五年内计划招生100名。

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