อิทธิพลที่เพิ่มขึ้นของ RISC-V

ค้นพบผลกระทบที่เพิ่มมากขึ้นของ RISC-V สถาปัตยกรรมชุดคำสั่งที่ทำให้การออกแบบชิปเป็นประชาธิปไตย

อิทธิพลที่เพิ่มขึ้นของ RISC-V

ปัจจุบันอุตสาหกรรมกำลังพูดถึงข้อดีของสถาปัตยกรรม RISC-V มากขึ้นเรื่อยๆ แต่สถาปัตยกรรมนี้เหมาะสมที่จะเป็นจุดเริ่มต้นหรือไม่? แม้ว่ามันอาจจะไม่สมบูรณ์แบบ แต่ก็อาจให้ความยืดหยุ่นที่จำเป็นสำหรับการก้าวไปข้างหน้าอย่างค่อยเป็นค่อยไป

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ได้พัฒนาตามรอยโปรเซสเซอร์ที่พัฒนาขึ้นเมื่อ 80 ปีที่แล้ว โดยมีเป้าหมายเพื่อแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์แบบลำดับและค่าคงที่ โดยใช้เทคโนโลยีพื้นฐานที่สามารถแก้ปัญหาใดๆ ก็ได้ที่มีขอบเขตจำกัด ตราบใดที่มีหน่วยความจำเพียงพอ

อุตสาหกรรมชิปแสดงให้เห็นถึงความลังเลที่จะละทิ้งแนวทางนั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมที่ยังคงใช้ซอฟต์แวร์ที่พัฒนาขึ้นเมื่อ 50 ปีที่แล้ว รูปแบบซอฟต์แวร์และความเข้ากันได้กับเวอร์ชันเก่ามีอิทธิพลอย่างมาก ต้องใช้เวลาหลายทศวรรษกว่าที่การเขียนโปรแกรมจะเปลี่ยนจากสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์เดี่ยวไปเป็นสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์หลายตัวได้อย่างมีนัยสำคัญ และจนกระทั่ง NVIDIA พัฒนา CUDA ขึ้นมา แอปพลิเคชันที่มุ่งเป้าไปที่โปรเซสเซอร์แบบขนานขนาดใหญ่จึงเริ่มได้รับการพัฒนาขึ้นนอกเหนือจากแอปพลิเคชันเฉพาะทางขั้นสูง

แล้วทำไมอุตสาหกรรมจึงต้องการสถาปัตยกรรม CPU แบบใหม่ ในเมื่อภาระงานทั่วไปของแอปพลิเคชันจำนวนมากคือปัญหาการไหลของข้อมูล โดยมีการควบคุมเพียงเล็กน้อย? คำตอบอยู่ที่วิธีการมากมายที่สถาปัตยกรรม RISC-V สามารถพัฒนาต่อยอดได้ และบางวิธีอาจช่วยให้การเปลี่ยนผ่านเป็นไปอย่างค่อยเป็นค่อยไป แทนที่จะพยายามข้ามผ่านอุปสรรคใหญ่หลวง

เมื่อสองสัปดาห์ก่อน ชุมชน RISC-V ได้จัดงานประชุมสุดยอดประจำปีในยุโรป ซึ่งแสดงให้เห็นถึงวิธีการใช้งาน RISC-V ที่เพิ่มมากขึ้น และผลกระทบที่เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโดเมนแอปพลิเคชันที่ไม่มีซอฟต์แวร์รุ่นเก่ามาเป็นอุปสรรคมากนัก “RISC-V ไม่ใช่แค่ไมโครคอนโทรลเลอร์ฝังตัวขนาดเล็กที่คุณไม่เคยรู้มาก่อนว่าอยู่ในผลิตภัณฑ์ของคุณอีกต่อไปแล้ว” Andrea Gallo ซีอีโอของ RISC-V International กล่าว “RISC-V ได้เข้าสู่เฟสที่แตกต่างออกไปแล้ว”

มีคนอื่นๆ ยืนยันเรื่องนี้เช่นกัน “เมื่อเทียบกับปีก่อนๆ ในยุโรป มีผู้เข้าร่วมจากภาคอุตสาหกรรมมากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด” แลร์รี ลาปิเดส กรรมการบริหารฝ่ายพัฒนาธุรกิจของ Synopsys กล่าว “เนื้อหามาจากภาคอุตสาหกรรมมากขึ้น และนั่นได้เปลี่ยนบรรยากาศของการประชุม สิ่งที่เราเห็นคือ RISC-V เริ่มเข้ามามีบทบาทในที่ที่เราไม่คาดคิดมาก่อนแม้แต่เมื่อห้าปีก่อน”

กัลโลได้ยกตัวอย่างความก้าวหน้าที่สำคัญหลายประการ “อินฟิเนียนกล่าวว่าพวกเขากำลังนำ RISC-V มาใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์” เขากล่าว “สหภาพยุโรปกำลังให้ทุนสนับสนุนโครงการ HPC และโครงการยานยนต์ เมตาใช้มันสำหรับ AI ในการ์ดเร่งความเร็วของพวกเขา และ NVIDIA ประเมินว่าเมื่อปีที่แล้ว ในปี 2024 พวกเขาได้จัดส่งคอร์ RISC-V จำนวน 1 พันล้านคอร์ใน GPU ของพวกเขา”

คนอื่นๆ เน้นย้ำถึงความก้าวหน้าที่สำคัญของ RISC-V ในโปรเซสเซอร์ล้ำสมัย “ไม่ใช่แค่โปรเซสเซอร์ระดับล่างเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโปรเซสเซอร์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวประมวลผลร่วมหรือตัวเร่งความเร็วสำหรับ GPU ในบางส่วนด้วย” โมฮิต วานี ผู้จัดการผลิตภัณฑ์หลักของ Synopsys กล่าว “NVIDIA ได้นำเสนอข้อมูลที่ระบุว่าพวกเขามีฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกันเกือบ 30 ประเภทในผลิตภัณฑ์ของพวกเขา ซึ่งแกนประมวลผลแบบ RISC-V ทำงานให้กับฟังก์ชันการทำงานมากกว่า 30 ประเภทเหล่านั้น”

อุปสรรคทางธุรกิจและทางเทคนิคบางประการยังคงต้องเอาชนะให้ได้ “อุตสาหกรรมยานยนต์กำลังหันมาสนใจ RISC-V มากขึ้นเรื่อยๆ” โรลันด์ แยนเคอ หัวหน้าฝ่ายวิธีการออกแบบของ แผนกวิศวกรรมระบบปรับตัวได้ของ Fraunhofer IISกล่าว “พวกเขาลังเลเพราะ RISC-V เป็นสถาปัตยกรรมแบบเปิด ในอุตสาหกรรมยานยนต์ คุณต้องมีคนรับผิดชอบเสมอหากมีอะไรผิดพลาด ซึ่งเป็นเรื่องยากหากคุณไม่มีผู้ให้บริการรายเดียว แต่มีชุมชน ปัจจุบัน พวกเขาหันมาสนใจ RISC-V มากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากศักยภาพในการลดต้นทุน เพราะในอุตสาหกรรมยานยนต์ คุณต้องมองหาทุกสตางค์เพื่อลดราคา อย่างไรก็ตาม คุณต้องมีระบบนิเวศ มันไม่เพียงพอที่จะมีเครื่องมือที่สามารถพัฒนาโปรเซสเซอร์ของคุณได้ แต่ต้องมีซอฟต์แวร์อยู่ด้านบนด้วย RISC-V กำลังได้รับความนิยมมากขึ้น แต่ก็ยังต้องพัฒนาอีกมากจนกว่าเราจะมีโปรเซสเซอร์ RISC-V เป็นตัวหลักในอุตสาหกรรมยานยนต์”

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกคนที่มองว่าเรื่องนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง “RISC-V ไม่ใช่ทางออกสำหรับ AI ไม่ว่าจะเป็นการฝึกฝนหรือการอนุมาน” สตีฟ ร็อดดี้ หัวหน้าฝ่ายการตลาดของ Quadric กล่าว “RISC-V เป็นเพียงซีพียูควบคุมอีกตัวหนึ่งในลักษณะเดียวกับโปรเซสเซอร์ Arm, x86, MIPS, Xtensa และ ARC ซึ่งสองตัวหลังนี้ยังให้ความสามารถในการปรับแต่งชุดคำสั่งแก่ผู้ออกแบบได้คล้ายคลึงและเหนือกว่า RISC-V ด้วยซ้ำ ดังนั้น RISC-V จึงไม่มีอะไรที่เหนือกว่ารุ่นก่อนหน้าอย่างเห็นได้ชัดในเชิงเทคนิค”

การจะผสมผสานมุมมองสุดขั้วทั้งสองเข้าด้วยกันนั้น จำเป็นต้องมีความเข้าใจในระยะยาวเกี่ยวกับวิธีการทำงานของอุตสาหกรรม “RISC-V มีศักยภาพที่จะช่วยให้ AI พัฒนาไปได้” เวนกิ นารายานัน ผู้อำนวยการอาวุโสฝ่ายสถาปัตยกรรมระบบและโซลูชันฝังตัวในแผนก FPGA ของ Microchip Technology กล่าว “มันต้องการสิ่งนั้น AI กำลังพัฒนา โมเดลต่างๆ กำลังพัฒนา ทั้งในระดับการเรียนรู้และการอนุมาน มันต้องการชนิดข้อมูลที่หลากหลาย องค์ประกอบหน่วยความจำที่หลากหลาย หน่วยความจำภายใน และความสามารถในการประมวลผลแบบกำหนดเองได้มากขึ้นในวิธีที่เร็วกว่ามาก หากคุณมองดู จะเห็นว่ามีหลายวิธีในการทำเช่นนั้น RISC-V ช่วยให้สิ่งนั้นเป็นไปได้ด้วยสถาปัตยกรรมเฉพาะด้าน”

โอกาสสุดพิเศษ

ในอุตสาหกรรมการผลิตชิปนั้น เป็นเรื่องยากที่จะมีแอปพลิเคชันใดเกิดขึ้นมาโดยที่ไม่มีซอฟต์แวร์รุ่นเก่ารองรับมาก่อน อย่างไรก็ตาม นั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้นกับ AI ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยอัตราการพัฒนาที่รวดเร็วอย่างมากของเทคโนโลยี จึงไม่น่าจะมีซอฟต์แวร์ใดที่จะได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายก่อนที่จะถูกเปลี่ยนแปลงอีกครั้ง ซึ่งสร้างสภาพแวดล้อมที่สมบูรณ์แบบสำหรับการวิวัฒนาการและการปรับตัวอย่างต่อเนื่อง

“เมื่อไม่มีซอฟต์แวร์รุ่นเก่าให้ต้องดูแล คุณจึงสามารถปรับแต่งโปรเซสเซอร์ให้เหมาะสมกับปริมาณงานและตัดสิ่งที่ไม่จำเป็นออกไปได้” Lapides จาก Synopsys กล่าว “ยังคงมีการปรับแต่งเพิ่มเติมอีกมากมายที่สามารถทำได้ในระดับสถาปัตยกรรม แม้กระทั่งในระดับไมโครสถาปัตยกรรม ในการออกแบบไปป์ไลน์ แคช และหน่วยความจำ และทั้งหมดนี้ยังไม่รวมถึงสิ่งอื่นใด ก่อนที่จะเริ่มการใช้งานจริง”

อิสรภาพที่มาพร้อมกับ RISC-V ช่วยให้เกิดอิสรภาพในการออกแบบสถาปัตยกรรม “การ์ดเร่งความเร็ว AI สามารถมีคอร์ RISC-V จำนวนมาก แม้กระทั่งคอร์ที่แตกต่างกันภายในคลัสเตอร์เดียวกัน” Gallo จาก RISC-V International กล่าว “คุณสามารถมีบล็อกเล็กๆ หลายร้อยบล็อก แต่ละบล็อกเป็นคอร์ RISC-V ที่แตกต่างกัน บางบล็อกใช้สำหรับรับส่งข้อมูลเข้าและออก และบางบล็อกใช้สำหรับการประมวลผลและการอนุมาน นอกจากนี้ยังมีแนวคิดในการเพิ่มคำสั่งแบบกำหนดเองที่ช่วยให้คุณมีหน่วยประมวลผลเทนเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง นี่คือวิธีที่ RISC-V กำลังส่งผลต่อสถาปัตยกรรมของชิป”

แม้ว่าการอนุญาตใช้งาน RISC-V จะช่วยลดต้นทุนได้ แต่ก็ไม่ใช่เหตุผลเดียว “มันมากกว่านั้น” วานีจาก Synopsys กล่าว “หากคุณดูวิธีการที่ตัวเร่งความเร็วเชื่อมต่อกับโปรเซสเซอร์ มันจะผ่านอินเทอร์เฟซที่รวดเร็ว และโดยทั่วไปแล้วจะเป็นแบบแมปหน่วยความจำ จากมุมมองของนักพัฒนา หากคุณต้องการให้ตัวเร่งความเร็วทำงาน คุณเพียงแค่ส่งข้อมูลและข้อมูลงานไปยังตัวเร่งความเร็วผ่านอินเทอร์เฟซ จากนั้นคุณก็รอให้ตัวเร่งความเร็วส่งผลลัพธ์กลับมา”

แต่การสื่อสารแบบนั้นมีค่าใช้จ่ายสูง และหมายความว่าหน่วยประมวลผลหลักไม่ได้ใช้งาน “คุณเสียเวลาไปถึง 30% ในการส่งข้อมูลและรับผลลัพธ์กลับมา” วานีกล่าว “คุณสามารถหลีกเลี่ยงเวลาทั้งหมดนั้นได้ หากคุณสามารถดำเนินการเหล่านั้นได้โดยตรง โดยส่งข้อมูลผ่านไปป์ไลน์เวกเตอร์ของคุณเอง ซึ่งจะเชื่อมต่อกับตัวเร่งความเร็วโดยตรง ความยืดหยุ่นแบบนี้มีอยู่เฉพาะในโลกของ RISC-V เท่านั้น”

Roddy จาก Quadric ไม่เชื่อเช่นนั้น “ซีพียูควบคุมทั้งหมดมีข้อจำกัดที่รุนแรงเหมือนกันเมื่อนำไปใช้กับแอปพลิเคชัน AI โดยเฉพาะอย่างยิ่งแอปพลิเคชันการอนุมาน” เขากล่าว “ซีพียูถูกออกแบบมาเพื่อไล่ตามตัวชี้ในโค้ดแบบสุ่ม พวกมันไม่ใช่เครื่องมือประมวลผลเมทริกซ์หรือเทนเซอร์ อย่างดีที่สุด ซีพียูเหล่านี้ก็ให้ประสิทธิภาพการคำนวณเวกเตอร์ * เวกเตอร์เท่านั้น พวกมันถูกจำกัดด้วยข้อจำกัดด้านแบนด์วิดท์ในการโหลด/จัดเก็บแบบดั้งเดิม ดังนั้น ทุกแนวทางที่อ้างว่าใช้ RISC-V สำหรับ AI จะต้องรวมเครื่องมือประมวลผลเมทริกซ์แยกต่างหาก ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาการแบ่งพาร์ติชันกราฟ ซึ่งเป็นจุดอ่อนของแนวทางที่ใช้ซีพียู นวัตกรรมที่เหมาะสมในการรับมือกับ AI คือการสร้างสถาปัตยกรรมที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยเนื้อแท้สำหรับ (เมทริกซ์ * เมทริกซ์) หรือ (เทนเซอร์ * เทนเซอร์) และทำลายการพึ่งพาการแคชหน่วยความจำและไปป์ไลน์นอกลำดับแบบคาดการณ์ล่วงหน้าของซีพียู”

RISC-V ช่วยให้สามารถใช้งานส่วนประกอบเหล่านี้ได้ โดยห่อหุ้มด้วยโปรเซสเซอร์ควบคุมแบบดั้งเดิม “สมาชิกบางรายของเรามีคำสั่งเทนเซอร์แบบกำหนดเองอยู่แล้ว” กัลโลกล่าว “นั่นคือความยืดหยุ่นของ RISC-V คุณสามารถพัฒนาคำสั่งแบบกำหนดเองสำหรับภาระงานเฉพาะของคุณ จากนั้นคุณก็รับภาระค่าใช้จ่ายทั้งหมดในการเป็นเจ้าของแอปพลิเคชันเฉพาะของคุณเอง นอกจากนี้ยังมีคุณค่าในการกำหนดมาตรฐานและขยายข้อกำหนดเพื่อให้เราแบ่งปันค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาคอมไพเลอร์ ชุดเครื่องมือ และไลบรารี เรามีเวกเตอร์ เรากำลังพัฒนาเมทริกซ์ และจะมีวิธีการที่แตกต่างกันสำหรับเมทริกซ์ขึ้นอยู่กับกรณีการใช้งานของแอปพลิเคชัน หากเป็นการ์ดเร่งความเร็ว หากเป็นแอปพลิเคชัน AI IoT หรือ AI ขอบ (edge ​​AI) จะมีวิธีการที่แตกต่างกันในการใช้งานการเร่งความเร็วเมทริกซ์”

ในเมื่อไม่มีตัวเลือกอื่นที่น่าสนใจ คุณจึงต้องใช้สิ่งที่มีอยู่ “การไหลของข้อมูลมีความสำคัญมากใน AI และในองค์ประกอบการประมวลผลหลายอย่าง” นารายานันจากไมโครชิปกล่าว “ความต้องการด้านการประมวลผลเพิ่มขึ้น และจำเป็นต้องทำในลักษณะที่ประหยัดพลังงานมากขึ้น ไม่ใช่แค่สถาปัตยกรรมไมโครของคำสั่ง การดึงข้อมูล การประมวลผล และการเขียนกลับเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการจัดระเบียบสถาปัตยกรรมไมโครและการไหลของข้อมูลด้วย คุณจะนำข้อมูลเข้าและออกได้อย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อมูลจำนวนมากที่ส่งจากเลเยอร์หนึ่งไปยังอีกเลเยอร์หนึ่ง คุณไม่สามารถเขียนข้อมูลกลับไปยัง DDR ได้เรื่อยๆ”

เนื่องจาก AI พัฒนาไปอย่างรวดเร็ว จึงจำเป็นต้องมีความยืดหยุ่นสูง “ประเภทของโมเดลที่จำเป็นต้องนำไปใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพนั้นเพิ่มมากขึ้น” นิลัม รูพาเรเลีย หัวหน้ากลุ่มธุรกิจ AI และการสื่อสารของ Microchip กล่าว “Transformer คือสิ่งที่ ChatGPT ต้องการ และนี่คือสิ่งที่ทำให้ AI เป็นที่นิยม แต่ยังมีโมเดลอีกมากมายที่ซับซ้อนน้อยกว่า Transformer โมเดลเหล่านั้นก็ต้องการประสิทธิภาพที่สูงกว่าเช่นกัน ตัวอย่างเช่น CNN, RNN, LSTM แบบคลาสสิก จำเป็นต้องมีสถาปัตยกรรมบล็อกทางคณิตศาสตร์และสถาปัตยกรรมบล็อก DSP ที่เหมาะสมกับ Transformer หรือโมเดลเหล่านั้นมากขึ้น เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น”

AI ไม่ใช่แค่ปัญหาเดียว และความยืดหยุ่นยังคงมีความสำคัญ “AI มีหลายชั้น” นารายานันกล่าว “คุณมีการแบ่งส่วน การตรวจจับวัตถุ การจำแนกประเภท การแปลงข้อมูล และทั้งหมดนี้ใช้ประเภทข้อมูลที่แตกต่างกัน ชั้นเหล่านี้ถูกนำไปใช้อย่างไร คุณจะทำได้อย่างมีประสิทธิภาพได้อย่างไร และคุณจะนำข้อมูลเข้าและออกระหว่างชั้นต่างๆ ได้อย่างไร นั่นคือคำถามที่คุณต้องถาม และนี่คือวิธีที่สถาปัตยกรรมช่วยคุณสร้างสิ่งเหล่านั้น”

นอกจากโอเปอเรชั่นแล้ว ยังรวมถึงข้อมูลด้วย “RISC-V มีข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติ คือ คุณสามารถสร้างฮาร์ดแวร์แบบกำหนดเองได้โดยไม่ละเมิดข้อกำหนด ISA” รูพาเรเลียจากไมโครชิปกล่าว “คุณสามารถปรับปรุงการประมวลผลสำหรับประเภทข้อมูลเฉพาะได้ ไม่ว่าจะเป็นในระดับคำสั่ง หรือในสถาปัตยกรรมไมโคร ดังนั้นคุณจึงสร้างโซลูชันการประมวลผลแบบกำหนดเองสำหรับเวิร์กโหลดประเภทนั้น ความยืดหยุ่นนี้มีบทบาทสำคัญในการปรับตัวให้เข้ากับประเภทข้อมูลใหม่ๆ ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้นี้ สำหรับแอปพลิเคชันประเภทต่างๆ”

แต่ข้อกำหนดทั้งหมดสำหรับโปรเซสเซอร์ที่จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพงานในอนาคตยังคงไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด “หากเรากำลังสร้างโปรเซสเซอร์สำหรับการประมวลผลแบบ Edge Inferencing มันอาจจะทำการจำแนกประเภท การตรวจจับ การแบ่งส่วน หรือแม้แต่การแปลงข้อมูลบางประเภท” นารายานันกล่าว “สิ่งเหล่านี้เป็นเลเยอร์คงที่ และเรารู้ว่าองค์ประกอบการคำนวณได้รับการออกแบบให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นและทำงานผ่านเวิร์กโฟลว์เหล่านี้ เราสร้างคอมพิวเตอร์ที่เหมาะสมกับความต้องการในปัจจุบัน แต่ไม่ได้หมายความว่าหากคุณมีเลเยอร์ใหม่ หรือประเภทตัวดำเนินการใหม่ หรืออะไรทำนองนั้น เราจะไม่สามารถทำได้ เพียงแต่ว่ามันจะไม่ประสิทธิภาพเท่ากับการออกแบบในลักษณะนั้น”

ระบบนิเวศ

ระบบนิเวศเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการนำไปใช้งานในบางด้าน แต่ก็มีความคืบหน้าอย่างต่อเนื่อง “เราได้ยกระดับสมาชิกภาพในโครงการ Yocto เป็นระดับแพลทินัมแล้ว” กัลโลกล่าว “นี่เป็นสัญญาณที่ชัดเจนมากสำหรับระบบนิเวศ Yocto เป็นระบบปฏิบัติการ Linux แบบฝังตัวที่แพร่หลายที่สุด นี่เป็นครั้งแรกในรอบหลายปีที่โครงการ Yocto เพิ่ม ISA ใหม่ สถาปัตยกรรมใหม่ และการเป็นสมาชิกระดับแพลทินัมหมายความว่า RISC-V จะทัดเทียมกับสถาปัตยกรรมอื่นๆ Yocto ไม่ได้ใช้เฉพาะกับ Linux แบบฝังตัว, AI สำหรับอุปกรณ์ปลายทาง, IoT แต่ยังใช้ในทีวีกล่องรับสัญญาณสำหรับผู้บริโภค และยานยนต์ในด้านระบบสาระบันเทิงด้วย”

อุปกรณ์พกพากำลังตามทัน “Google ได้ทำให้ RISC-V กลายเป็นส่วนสำคัญในการพัฒนา Android แล้ว” วานีกล่าว “เมื่อซอฟต์แวร์มีความสมบูรณ์มากขึ้น เราก็จะได้เห็นคอร์แอปพลิเคชันระดับเริ่มต้นในกลุ่มผลิตภัณฑ์ยอดนิยม เช่น โทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อป และอื่นๆ”

เมื่อผู้นำจำนวนมากพอเข้ามามีบทบาท กลุ่มอื่นๆ ก็จะตามมา “Red Hat ประกาศว่าพวกเขามีเวอร์ชันพรีวิวสำหรับนักพัฒนาของ RHEL สำหรับ RISC-V แล้ว” Gallo กล่าว “Fedora ก็พร้อมใช้งานสำหรับ RISC-V แล้ว เมื่อเดือนมกราคมที่ผ่านมา ในงาน FOSDEM ที่ยุโรป Canonical เปิดเผยว่าพวกเขากำลังวางแผนที่จะสนับสนุนโปรไฟล์ RVA23 กับ Ubuntu นั่นหมายความว่า RISC-V พร้อมแล้วสำหรับโปรเซสเซอร์แอปพลิเคชันและระบบปฏิบัติการมาตรฐาน”

มีการลงทุนจำนวนมากเกิดขึ้น “อีกหนึ่งโครงการที่น่าสนใจในยุโรปคือโครงการ DARE” ลาปิเดสกล่าว “โครงการนี้จะอัดฉีดเงิน 260 ล้านถึง 280 ล้านยูโรในช่วงห้าปีข้างหน้า ผู้ผลิตหลักทั้งสามรายต่างกำลังสร้างชิปเล็ต ไม่ใช่แค่เพียง IP ของโปรเซสเซอร์เท่านั้น หนึ่งในนั้นเป็น CPU อเนกประสงค์ หนึ่งในนั้นเป็นตัวเร่งความเร็วเวกเตอร์ และอีกหนึ่งเป็นตัวเร่งความเร็ว AI ชิปเล็ตเหล่านั้นจะถูกรวมเข้าด้วยกัน สถาปัตยกรรมชิปเล็ต RISC-V แบบใหม่นั้นน่าสนใจมาก”

บทสรุป

RISC-V อาจไม่ใช่โซลูชันที่สมบูรณ์แบบสำหรับแอปพลิเคชันหลายอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับ AI แต่ก็อาจเป็นเส้นทางในการพัฒนาต่อไปได้ นอกจากนี้ ยังไม่มีสิ่งใดในอนาคตที่จะเป็นทางเลือกที่ดีกว่านี้ได้

การปฏิวัติที่ประสบความสำเร็จในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์นั้นมีน้อยมาก ด้วยการมีชุมชนที่เปิดกว้างและเติบโตอย่างต่อเนื่อง ซึ่งผู้คนต่างร่วมกันกำหนดนิยามของสิ่งที่พวกเขาต้องการในปัจจุบัน สิ่งที่พวกเขาคิดว่าอาจต้องการในอนาคต และมองการณ์ไกล พวกเขาอาจสามารถไปถึงจุดหมายที่ต้องการได้โดยไม่ต้องแบกรับความเสี่ยงมากเกินไป ด้วยการก้าวไปทีละเล็กทีละน้อย ระบบนิเวศจึงสามารถก้าวทัน และความก้าวหน้าก็จะเกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอ

บทความที่เกี่ยวข้อง

อิทธิพลที่เพิ่มขึ้นของ RISC-V

ค้นพบผลกระทบที่เพิ่มมากขึ้นของ RISC-V สถาปัตยกรรมชุดคำสั่งที่ทำให้การออกแบบชิปเป็นประชาธิปไตย

by 
อิทธิพลที่เพิ่มขึ้นของ RISC-V

อิทธิพลที่เพิ่มขึ้นของ RISC-V

ค้นพบผลกระทบที่เพิ่มมากขึ้นของ RISC-V สถาปัตยกรรมชุดคำสั่งที่ทำให้การออกแบบชิปเป็นประชาธิปไตย

ปัจจุบันอุตสาหกรรมกำลังพูดถึงข้อดีของสถาปัตยกรรม RISC-V มากขึ้นเรื่อยๆ แต่สถาปัตยกรรมนี้เหมาะสมที่จะเป็นจุดเริ่มต้นหรือไม่? แม้ว่ามันอาจจะไม่สมบูรณ์แบบ แต่ก็อาจให้ความยืดหยุ่นที่จำเป็นสำหรับการก้าวไปข้างหน้าอย่างค่อยเป็นค่อยไป

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ได้พัฒนาตามรอยโปรเซสเซอร์ที่พัฒนาขึ้นเมื่อ 80 ปีที่แล้ว โดยมีเป้าหมายเพื่อแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์แบบลำดับและค่าคงที่ โดยใช้เทคโนโลยีพื้นฐานที่สามารถแก้ปัญหาใดๆ ก็ได้ที่มีขอบเขตจำกัด ตราบใดที่มีหน่วยความจำเพียงพอ

อุตสาหกรรมชิปแสดงให้เห็นถึงความลังเลที่จะละทิ้งแนวทางนั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมที่ยังคงใช้ซอฟต์แวร์ที่พัฒนาขึ้นเมื่อ 50 ปีที่แล้ว รูปแบบซอฟต์แวร์และความเข้ากันได้กับเวอร์ชันเก่ามีอิทธิพลอย่างมาก ต้องใช้เวลาหลายทศวรรษกว่าที่การเขียนโปรแกรมจะเปลี่ยนจากสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์เดี่ยวไปเป็นสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์หลายตัวได้อย่างมีนัยสำคัญ และจนกระทั่ง NVIDIA พัฒนา CUDA ขึ้นมา แอปพลิเคชันที่มุ่งเป้าไปที่โปรเซสเซอร์แบบขนานขนาดใหญ่จึงเริ่มได้รับการพัฒนาขึ้นนอกเหนือจากแอปพลิเคชันเฉพาะทางขั้นสูง

แล้วทำไมอุตสาหกรรมจึงต้องการสถาปัตยกรรม CPU แบบใหม่ ในเมื่อภาระงานทั่วไปของแอปพลิเคชันจำนวนมากคือปัญหาการไหลของข้อมูล โดยมีการควบคุมเพียงเล็กน้อย? คำตอบอยู่ที่วิธีการมากมายที่สถาปัตยกรรม RISC-V สามารถพัฒนาต่อยอดได้ และบางวิธีอาจช่วยให้การเปลี่ยนผ่านเป็นไปอย่างค่อยเป็นค่อยไป แทนที่จะพยายามข้ามผ่านอุปสรรคใหญ่หลวง

เมื่อสองสัปดาห์ก่อน ชุมชน RISC-V ได้จัดงานประชุมสุดยอดประจำปีในยุโรป ซึ่งแสดงให้เห็นถึงวิธีการใช้งาน RISC-V ที่เพิ่มมากขึ้น และผลกระทบที่เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโดเมนแอปพลิเคชันที่ไม่มีซอฟต์แวร์รุ่นเก่ามาเป็นอุปสรรคมากนัก “RISC-V ไม่ใช่แค่ไมโครคอนโทรลเลอร์ฝังตัวขนาดเล็กที่คุณไม่เคยรู้มาก่อนว่าอยู่ในผลิตภัณฑ์ของคุณอีกต่อไปแล้ว” Andrea Gallo ซีอีโอของ RISC-V International กล่าว “RISC-V ได้เข้าสู่เฟสที่แตกต่างออกไปแล้ว”

มีคนอื่นๆ ยืนยันเรื่องนี้เช่นกัน “เมื่อเทียบกับปีก่อนๆ ในยุโรป มีผู้เข้าร่วมจากภาคอุตสาหกรรมมากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด” แลร์รี ลาปิเดส กรรมการบริหารฝ่ายพัฒนาธุรกิจของ Synopsys กล่าว “เนื้อหามาจากภาคอุตสาหกรรมมากขึ้น และนั่นได้เปลี่ยนบรรยากาศของการประชุม สิ่งที่เราเห็นคือ RISC-V เริ่มเข้ามามีบทบาทในที่ที่เราไม่คาดคิดมาก่อนแม้แต่เมื่อห้าปีก่อน”

กัลโลได้ยกตัวอย่างความก้าวหน้าที่สำคัญหลายประการ “อินฟิเนียนกล่าวว่าพวกเขากำลังนำ RISC-V มาใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์” เขากล่าว “สหภาพยุโรปกำลังให้ทุนสนับสนุนโครงการ HPC และโครงการยานยนต์ เมตาใช้มันสำหรับ AI ในการ์ดเร่งความเร็วของพวกเขา และ NVIDIA ประเมินว่าเมื่อปีที่แล้ว ในปี 2024 พวกเขาได้จัดส่งคอร์ RISC-V จำนวน 1 พันล้านคอร์ใน GPU ของพวกเขา”

คนอื่นๆ เน้นย้ำถึงความก้าวหน้าที่สำคัญของ RISC-V ในโปรเซสเซอร์ล้ำสมัย “ไม่ใช่แค่โปรเซสเซอร์ระดับล่างเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโปรเซสเซอร์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวประมวลผลร่วมหรือตัวเร่งความเร็วสำหรับ GPU ในบางส่วนด้วย” โมฮิต วานี ผู้จัดการผลิตภัณฑ์หลักของ Synopsys กล่าว “NVIDIA ได้นำเสนอข้อมูลที่ระบุว่าพวกเขามีฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกันเกือบ 30 ประเภทในผลิตภัณฑ์ของพวกเขา ซึ่งแกนประมวลผลแบบ RISC-V ทำงานให้กับฟังก์ชันการทำงานมากกว่า 30 ประเภทเหล่านั้น”

อุปสรรคทางธุรกิจและทางเทคนิคบางประการยังคงต้องเอาชนะให้ได้ “อุตสาหกรรมยานยนต์กำลังหันมาสนใจ RISC-V มากขึ้นเรื่อยๆ” โรลันด์ แยนเคอ หัวหน้าฝ่ายวิธีการออกแบบของ แผนกวิศวกรรมระบบปรับตัวได้ของ Fraunhofer IISกล่าว “พวกเขาลังเลเพราะ RISC-V เป็นสถาปัตยกรรมแบบเปิด ในอุตสาหกรรมยานยนต์ คุณต้องมีคนรับผิดชอบเสมอหากมีอะไรผิดพลาด ซึ่งเป็นเรื่องยากหากคุณไม่มีผู้ให้บริการรายเดียว แต่มีชุมชน ปัจจุบัน พวกเขาหันมาสนใจ RISC-V มากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากศักยภาพในการลดต้นทุน เพราะในอุตสาหกรรมยานยนต์ คุณต้องมองหาทุกสตางค์เพื่อลดราคา อย่างไรก็ตาม คุณต้องมีระบบนิเวศ มันไม่เพียงพอที่จะมีเครื่องมือที่สามารถพัฒนาโปรเซสเซอร์ของคุณได้ แต่ต้องมีซอฟต์แวร์อยู่ด้านบนด้วย RISC-V กำลังได้รับความนิยมมากขึ้น แต่ก็ยังต้องพัฒนาอีกมากจนกว่าเราจะมีโปรเซสเซอร์ RISC-V เป็นตัวหลักในอุตสาหกรรมยานยนต์”

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกคนที่มองว่าเรื่องนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง “RISC-V ไม่ใช่ทางออกสำหรับ AI ไม่ว่าจะเป็นการฝึกฝนหรือการอนุมาน” สตีฟ ร็อดดี้ หัวหน้าฝ่ายการตลาดของ Quadric กล่าว “RISC-V เป็นเพียงซีพียูควบคุมอีกตัวหนึ่งในลักษณะเดียวกับโปรเซสเซอร์ Arm, x86, MIPS, Xtensa และ ARC ซึ่งสองตัวหลังนี้ยังให้ความสามารถในการปรับแต่งชุดคำสั่งแก่ผู้ออกแบบได้คล้ายคลึงและเหนือกว่า RISC-V ด้วยซ้ำ ดังนั้น RISC-V จึงไม่มีอะไรที่เหนือกว่ารุ่นก่อนหน้าอย่างเห็นได้ชัดในเชิงเทคนิค”

การจะผสมผสานมุมมองสุดขั้วทั้งสองเข้าด้วยกันนั้น จำเป็นต้องมีความเข้าใจในระยะยาวเกี่ยวกับวิธีการทำงานของอุตสาหกรรม “RISC-V มีศักยภาพที่จะช่วยให้ AI พัฒนาไปได้” เวนกิ นารายานัน ผู้อำนวยการอาวุโสฝ่ายสถาปัตยกรรมระบบและโซลูชันฝังตัวในแผนก FPGA ของ Microchip Technology กล่าว “มันต้องการสิ่งนั้น AI กำลังพัฒนา โมเดลต่างๆ กำลังพัฒนา ทั้งในระดับการเรียนรู้และการอนุมาน มันต้องการชนิดข้อมูลที่หลากหลาย องค์ประกอบหน่วยความจำที่หลากหลาย หน่วยความจำภายใน และความสามารถในการประมวลผลแบบกำหนดเองได้มากขึ้นในวิธีที่เร็วกว่ามาก หากคุณมองดู จะเห็นว่ามีหลายวิธีในการทำเช่นนั้น RISC-V ช่วยให้สิ่งนั้นเป็นไปได้ด้วยสถาปัตยกรรมเฉพาะด้าน”

โอกาสสุดพิเศษ

ในอุตสาหกรรมการผลิตชิปนั้น เป็นเรื่องยากที่จะมีแอปพลิเคชันใดเกิดขึ้นมาโดยที่ไม่มีซอฟต์แวร์รุ่นเก่ารองรับมาก่อน อย่างไรก็ตาม นั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้นกับ AI ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยอัตราการพัฒนาที่รวดเร็วอย่างมากของเทคโนโลยี จึงไม่น่าจะมีซอฟต์แวร์ใดที่จะได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายก่อนที่จะถูกเปลี่ยนแปลงอีกครั้ง ซึ่งสร้างสภาพแวดล้อมที่สมบูรณ์แบบสำหรับการวิวัฒนาการและการปรับตัวอย่างต่อเนื่อง

“เมื่อไม่มีซอฟต์แวร์รุ่นเก่าให้ต้องดูแล คุณจึงสามารถปรับแต่งโปรเซสเซอร์ให้เหมาะสมกับปริมาณงานและตัดสิ่งที่ไม่จำเป็นออกไปได้” Lapides จาก Synopsys กล่าว “ยังคงมีการปรับแต่งเพิ่มเติมอีกมากมายที่สามารถทำได้ในระดับสถาปัตยกรรม แม้กระทั่งในระดับไมโครสถาปัตยกรรม ในการออกแบบไปป์ไลน์ แคช และหน่วยความจำ และทั้งหมดนี้ยังไม่รวมถึงสิ่งอื่นใด ก่อนที่จะเริ่มการใช้งานจริง”

อิสรภาพที่มาพร้อมกับ RISC-V ช่วยให้เกิดอิสรภาพในการออกแบบสถาปัตยกรรม “การ์ดเร่งความเร็ว AI สามารถมีคอร์ RISC-V จำนวนมาก แม้กระทั่งคอร์ที่แตกต่างกันภายในคลัสเตอร์เดียวกัน” Gallo จาก RISC-V International กล่าว “คุณสามารถมีบล็อกเล็กๆ หลายร้อยบล็อก แต่ละบล็อกเป็นคอร์ RISC-V ที่แตกต่างกัน บางบล็อกใช้สำหรับรับส่งข้อมูลเข้าและออก และบางบล็อกใช้สำหรับการประมวลผลและการอนุมาน นอกจากนี้ยังมีแนวคิดในการเพิ่มคำสั่งแบบกำหนดเองที่ช่วยให้คุณมีหน่วยประมวลผลเทนเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง นี่คือวิธีที่ RISC-V กำลังส่งผลต่อสถาปัตยกรรมของชิป”

แม้ว่าการอนุญาตใช้งาน RISC-V จะช่วยลดต้นทุนได้ แต่ก็ไม่ใช่เหตุผลเดียว “มันมากกว่านั้น” วานีจาก Synopsys กล่าว “หากคุณดูวิธีการที่ตัวเร่งความเร็วเชื่อมต่อกับโปรเซสเซอร์ มันจะผ่านอินเทอร์เฟซที่รวดเร็ว และโดยทั่วไปแล้วจะเป็นแบบแมปหน่วยความจำ จากมุมมองของนักพัฒนา หากคุณต้องการให้ตัวเร่งความเร็วทำงาน คุณเพียงแค่ส่งข้อมูลและข้อมูลงานไปยังตัวเร่งความเร็วผ่านอินเทอร์เฟซ จากนั้นคุณก็รอให้ตัวเร่งความเร็วส่งผลลัพธ์กลับมา”

แต่การสื่อสารแบบนั้นมีค่าใช้จ่ายสูง และหมายความว่าหน่วยประมวลผลหลักไม่ได้ใช้งาน “คุณเสียเวลาไปถึง 30% ในการส่งข้อมูลและรับผลลัพธ์กลับมา” วานีกล่าว “คุณสามารถหลีกเลี่ยงเวลาทั้งหมดนั้นได้ หากคุณสามารถดำเนินการเหล่านั้นได้โดยตรง โดยส่งข้อมูลผ่านไปป์ไลน์เวกเตอร์ของคุณเอง ซึ่งจะเชื่อมต่อกับตัวเร่งความเร็วโดยตรง ความยืดหยุ่นแบบนี้มีอยู่เฉพาะในโลกของ RISC-V เท่านั้น”

Roddy จาก Quadric ไม่เชื่อเช่นนั้น “ซีพียูควบคุมทั้งหมดมีข้อจำกัดที่รุนแรงเหมือนกันเมื่อนำไปใช้กับแอปพลิเคชัน AI โดยเฉพาะอย่างยิ่งแอปพลิเคชันการอนุมาน” เขากล่าว “ซีพียูถูกออกแบบมาเพื่อไล่ตามตัวชี้ในโค้ดแบบสุ่ม พวกมันไม่ใช่เครื่องมือประมวลผลเมทริกซ์หรือเทนเซอร์ อย่างดีที่สุด ซีพียูเหล่านี้ก็ให้ประสิทธิภาพการคำนวณเวกเตอร์ * เวกเตอร์เท่านั้น พวกมันถูกจำกัดด้วยข้อจำกัดด้านแบนด์วิดท์ในการโหลด/จัดเก็บแบบดั้งเดิม ดังนั้น ทุกแนวทางที่อ้างว่าใช้ RISC-V สำหรับ AI จะต้องรวมเครื่องมือประมวลผลเมทริกซ์แยกต่างหาก ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาการแบ่งพาร์ติชันกราฟ ซึ่งเป็นจุดอ่อนของแนวทางที่ใช้ซีพียู นวัตกรรมที่เหมาะสมในการรับมือกับ AI คือการสร้างสถาปัตยกรรมที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยเนื้อแท้สำหรับ (เมทริกซ์ * เมทริกซ์) หรือ (เทนเซอร์ * เทนเซอร์) และทำลายการพึ่งพาการแคชหน่วยความจำและไปป์ไลน์นอกลำดับแบบคาดการณ์ล่วงหน้าของซีพียู”

RISC-V ช่วยให้สามารถใช้งานส่วนประกอบเหล่านี้ได้ โดยห่อหุ้มด้วยโปรเซสเซอร์ควบคุมแบบดั้งเดิม “สมาชิกบางรายของเรามีคำสั่งเทนเซอร์แบบกำหนดเองอยู่แล้ว” กัลโลกล่าว “นั่นคือความยืดหยุ่นของ RISC-V คุณสามารถพัฒนาคำสั่งแบบกำหนดเองสำหรับภาระงานเฉพาะของคุณ จากนั้นคุณก็รับภาระค่าใช้จ่ายทั้งหมดในการเป็นเจ้าของแอปพลิเคชันเฉพาะของคุณเอง นอกจากนี้ยังมีคุณค่าในการกำหนดมาตรฐานและขยายข้อกำหนดเพื่อให้เราแบ่งปันค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาคอมไพเลอร์ ชุดเครื่องมือ และไลบรารี เรามีเวกเตอร์ เรากำลังพัฒนาเมทริกซ์ และจะมีวิธีการที่แตกต่างกันสำหรับเมทริกซ์ขึ้นอยู่กับกรณีการใช้งานของแอปพลิเคชัน หากเป็นการ์ดเร่งความเร็ว หากเป็นแอปพลิเคชัน AI IoT หรือ AI ขอบ (edge ​​AI) จะมีวิธีการที่แตกต่างกันในการใช้งานการเร่งความเร็วเมทริกซ์”

ในเมื่อไม่มีตัวเลือกอื่นที่น่าสนใจ คุณจึงต้องใช้สิ่งที่มีอยู่ “การไหลของข้อมูลมีความสำคัญมากใน AI และในองค์ประกอบการประมวลผลหลายอย่าง” นารายานันจากไมโครชิปกล่าว “ความต้องการด้านการประมวลผลเพิ่มขึ้น และจำเป็นต้องทำในลักษณะที่ประหยัดพลังงานมากขึ้น ไม่ใช่แค่สถาปัตยกรรมไมโครของคำสั่ง การดึงข้อมูล การประมวลผล และการเขียนกลับเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการจัดระเบียบสถาปัตยกรรมไมโครและการไหลของข้อมูลด้วย คุณจะนำข้อมูลเข้าและออกได้อย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อมูลจำนวนมากที่ส่งจากเลเยอร์หนึ่งไปยังอีกเลเยอร์หนึ่ง คุณไม่สามารถเขียนข้อมูลกลับไปยัง DDR ได้เรื่อยๆ”

เนื่องจาก AI พัฒนาไปอย่างรวดเร็ว จึงจำเป็นต้องมีความยืดหยุ่นสูง “ประเภทของโมเดลที่จำเป็นต้องนำไปใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพนั้นเพิ่มมากขึ้น” นิลัม รูพาเรเลีย หัวหน้ากลุ่มธุรกิจ AI และการสื่อสารของ Microchip กล่าว “Transformer คือสิ่งที่ ChatGPT ต้องการ และนี่คือสิ่งที่ทำให้ AI เป็นที่นิยม แต่ยังมีโมเดลอีกมากมายที่ซับซ้อนน้อยกว่า Transformer โมเดลเหล่านั้นก็ต้องการประสิทธิภาพที่สูงกว่าเช่นกัน ตัวอย่างเช่น CNN, RNN, LSTM แบบคลาสสิก จำเป็นต้องมีสถาปัตยกรรมบล็อกทางคณิตศาสตร์และสถาปัตยกรรมบล็อก DSP ที่เหมาะสมกับ Transformer หรือโมเดลเหล่านั้นมากขึ้น เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น”

AI ไม่ใช่แค่ปัญหาเดียว และความยืดหยุ่นยังคงมีความสำคัญ “AI มีหลายชั้น” นารายานันกล่าว “คุณมีการแบ่งส่วน การตรวจจับวัตถุ การจำแนกประเภท การแปลงข้อมูล และทั้งหมดนี้ใช้ประเภทข้อมูลที่แตกต่างกัน ชั้นเหล่านี้ถูกนำไปใช้อย่างไร คุณจะทำได้อย่างมีประสิทธิภาพได้อย่างไร และคุณจะนำข้อมูลเข้าและออกระหว่างชั้นต่างๆ ได้อย่างไร นั่นคือคำถามที่คุณต้องถาม และนี่คือวิธีที่สถาปัตยกรรมช่วยคุณสร้างสิ่งเหล่านั้น”

นอกจากโอเปอเรชั่นแล้ว ยังรวมถึงข้อมูลด้วย “RISC-V มีข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติ คือ คุณสามารถสร้างฮาร์ดแวร์แบบกำหนดเองได้โดยไม่ละเมิดข้อกำหนด ISA” รูพาเรเลียจากไมโครชิปกล่าว “คุณสามารถปรับปรุงการประมวลผลสำหรับประเภทข้อมูลเฉพาะได้ ไม่ว่าจะเป็นในระดับคำสั่ง หรือในสถาปัตยกรรมไมโคร ดังนั้นคุณจึงสร้างโซลูชันการประมวลผลแบบกำหนดเองสำหรับเวิร์กโหลดประเภทนั้น ความยืดหยุ่นนี้มีบทบาทสำคัญในการปรับตัวให้เข้ากับประเภทข้อมูลใหม่ๆ ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้นี้ สำหรับแอปพลิเคชันประเภทต่างๆ”

แต่ข้อกำหนดทั้งหมดสำหรับโปรเซสเซอร์ที่จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพงานในอนาคตยังคงไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด “หากเรากำลังสร้างโปรเซสเซอร์สำหรับการประมวลผลแบบ Edge Inferencing มันอาจจะทำการจำแนกประเภท การตรวจจับ การแบ่งส่วน หรือแม้แต่การแปลงข้อมูลบางประเภท” นารายานันกล่าว “สิ่งเหล่านี้เป็นเลเยอร์คงที่ และเรารู้ว่าองค์ประกอบการคำนวณได้รับการออกแบบให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นและทำงานผ่านเวิร์กโฟลว์เหล่านี้ เราสร้างคอมพิวเตอร์ที่เหมาะสมกับความต้องการในปัจจุบัน แต่ไม่ได้หมายความว่าหากคุณมีเลเยอร์ใหม่ หรือประเภทตัวดำเนินการใหม่ หรืออะไรทำนองนั้น เราจะไม่สามารถทำได้ เพียงแต่ว่ามันจะไม่ประสิทธิภาพเท่ากับการออกแบบในลักษณะนั้น”

ระบบนิเวศ

ระบบนิเวศเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการนำไปใช้งานในบางด้าน แต่ก็มีความคืบหน้าอย่างต่อเนื่อง “เราได้ยกระดับสมาชิกภาพในโครงการ Yocto เป็นระดับแพลทินัมแล้ว” กัลโลกล่าว “นี่เป็นสัญญาณที่ชัดเจนมากสำหรับระบบนิเวศ Yocto เป็นระบบปฏิบัติการ Linux แบบฝังตัวที่แพร่หลายที่สุด นี่เป็นครั้งแรกในรอบหลายปีที่โครงการ Yocto เพิ่ม ISA ใหม่ สถาปัตยกรรมใหม่ และการเป็นสมาชิกระดับแพลทินัมหมายความว่า RISC-V จะทัดเทียมกับสถาปัตยกรรมอื่นๆ Yocto ไม่ได้ใช้เฉพาะกับ Linux แบบฝังตัว, AI สำหรับอุปกรณ์ปลายทาง, IoT แต่ยังใช้ในทีวีกล่องรับสัญญาณสำหรับผู้บริโภค และยานยนต์ในด้านระบบสาระบันเทิงด้วย”

อุปกรณ์พกพากำลังตามทัน “Google ได้ทำให้ RISC-V กลายเป็นส่วนสำคัญในการพัฒนา Android แล้ว” วานีกล่าว “เมื่อซอฟต์แวร์มีความสมบูรณ์มากขึ้น เราก็จะได้เห็นคอร์แอปพลิเคชันระดับเริ่มต้นในกลุ่มผลิตภัณฑ์ยอดนิยม เช่น โทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อป และอื่นๆ”

เมื่อผู้นำจำนวนมากพอเข้ามามีบทบาท กลุ่มอื่นๆ ก็จะตามมา “Red Hat ประกาศว่าพวกเขามีเวอร์ชันพรีวิวสำหรับนักพัฒนาของ RHEL สำหรับ RISC-V แล้ว” Gallo กล่าว “Fedora ก็พร้อมใช้งานสำหรับ RISC-V แล้ว เมื่อเดือนมกราคมที่ผ่านมา ในงาน FOSDEM ที่ยุโรป Canonical เปิดเผยว่าพวกเขากำลังวางแผนที่จะสนับสนุนโปรไฟล์ RVA23 กับ Ubuntu นั่นหมายความว่า RISC-V พร้อมแล้วสำหรับโปรเซสเซอร์แอปพลิเคชันและระบบปฏิบัติการมาตรฐาน”

มีการลงทุนจำนวนมากเกิดขึ้น “อีกหนึ่งโครงการที่น่าสนใจในยุโรปคือโครงการ DARE” ลาปิเดสกล่าว “โครงการนี้จะอัดฉีดเงิน 260 ล้านถึง 280 ล้านยูโรในช่วงห้าปีข้างหน้า ผู้ผลิตหลักทั้งสามรายต่างกำลังสร้างชิปเล็ต ไม่ใช่แค่เพียง IP ของโปรเซสเซอร์เท่านั้น หนึ่งในนั้นเป็น CPU อเนกประสงค์ หนึ่งในนั้นเป็นตัวเร่งความเร็วเวกเตอร์ และอีกหนึ่งเป็นตัวเร่งความเร็ว AI ชิปเล็ตเหล่านั้นจะถูกรวมเข้าด้วยกัน สถาปัตยกรรมชิปเล็ต RISC-V แบบใหม่นั้นน่าสนใจมาก”

บทสรุป

RISC-V อาจไม่ใช่โซลูชันที่สมบูรณ์แบบสำหรับแอปพลิเคชันหลายอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับ AI แต่ก็อาจเป็นเส้นทางในการพัฒนาต่อไปได้ นอกจากนี้ ยังไม่มีสิ่งใดในอนาคตที่จะเป็นทางเลือกที่ดีกว่านี้ได้

การปฏิวัติที่ประสบความสำเร็จในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์นั้นมีน้อยมาก ด้วยการมีชุมชนที่เปิดกว้างและเติบโตอย่างต่อเนื่อง ซึ่งผู้คนต่างร่วมกันกำหนดนิยามของสิ่งที่พวกเขาต้องการในปัจจุบัน สิ่งที่พวกเขาคิดว่าอาจต้องการในอนาคต และมองการณ์ไกล พวกเขาอาจสามารถไปถึงจุดหมายที่ต้องการได้โดยไม่ต้องแบกรับความเสี่ยงมากเกินไป ด้วยการก้าวไปทีละเล็กทีละน้อย ระบบนิเวศจึงสามารถก้าวทัน และความก้าวหน้าก็จะเกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอ

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Suspendisse varius enim in eros elementum tristique. Duis cursus, mi quis viverra ornare, eros dolor interdum nulla, ut commodo diam libero vitae erat. Aenean faucibus nibh et justo cursus id rutrum lorem imperdiet. Nunc ut sem vitae risus tristique posuere.

อิทธิพลที่เพิ่มขึ้นของ RISC-V

อิทธิพลที่เพิ่มขึ้นของ RISC-V

ค้นพบผลกระทบที่เพิ่มมากขึ้นของ RISC-V สถาปัตยกรรมชุดคำสั่งที่ทำให้การออกแบบชิปเป็นประชาธิปไตย

Lorem ipsum dolor amet consectetur adipiscing elit tortor massa arcu non.

ปัจจุบันอุตสาหกรรมกำลังพูดถึงข้อดีของสถาปัตยกรรม RISC-V มากขึ้นเรื่อยๆ แต่สถาปัตยกรรมนี้เหมาะสมที่จะเป็นจุดเริ่มต้นหรือไม่? แม้ว่ามันอาจจะไม่สมบูรณ์แบบ แต่ก็อาจให้ความยืดหยุ่นที่จำเป็นสำหรับการก้าวไปข้างหน้าอย่างค่อยเป็นค่อยไป

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ได้พัฒนาตามรอยโปรเซสเซอร์ที่พัฒนาขึ้นเมื่อ 80 ปีที่แล้ว โดยมีเป้าหมายเพื่อแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์แบบลำดับและค่าคงที่ โดยใช้เทคโนโลยีพื้นฐานที่สามารถแก้ปัญหาใดๆ ก็ได้ที่มีขอบเขตจำกัด ตราบใดที่มีหน่วยความจำเพียงพอ

อุตสาหกรรมชิปแสดงให้เห็นถึงความลังเลที่จะละทิ้งแนวทางนั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมที่ยังคงใช้ซอฟต์แวร์ที่พัฒนาขึ้นเมื่อ 50 ปีที่แล้ว รูปแบบซอฟต์แวร์และความเข้ากันได้กับเวอร์ชันเก่ามีอิทธิพลอย่างมาก ต้องใช้เวลาหลายทศวรรษกว่าที่การเขียนโปรแกรมจะเปลี่ยนจากสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์เดี่ยวไปเป็นสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์หลายตัวได้อย่างมีนัยสำคัญ และจนกระทั่ง NVIDIA พัฒนา CUDA ขึ้นมา แอปพลิเคชันที่มุ่งเป้าไปที่โปรเซสเซอร์แบบขนานขนาดใหญ่จึงเริ่มได้รับการพัฒนาขึ้นนอกเหนือจากแอปพลิเคชันเฉพาะทางขั้นสูง

แล้วทำไมอุตสาหกรรมจึงต้องการสถาปัตยกรรม CPU แบบใหม่ ในเมื่อภาระงานทั่วไปของแอปพลิเคชันจำนวนมากคือปัญหาการไหลของข้อมูล โดยมีการควบคุมเพียงเล็กน้อย? คำตอบอยู่ที่วิธีการมากมายที่สถาปัตยกรรม RISC-V สามารถพัฒนาต่อยอดได้ และบางวิธีอาจช่วยให้การเปลี่ยนผ่านเป็นไปอย่างค่อยเป็นค่อยไป แทนที่จะพยายามข้ามผ่านอุปสรรคใหญ่หลวง

เมื่อสองสัปดาห์ก่อน ชุมชน RISC-V ได้จัดงานประชุมสุดยอดประจำปีในยุโรป ซึ่งแสดงให้เห็นถึงวิธีการใช้งาน RISC-V ที่เพิ่มมากขึ้น และผลกระทบที่เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโดเมนแอปพลิเคชันที่ไม่มีซอฟต์แวร์รุ่นเก่ามาเป็นอุปสรรคมากนัก “RISC-V ไม่ใช่แค่ไมโครคอนโทรลเลอร์ฝังตัวขนาดเล็กที่คุณไม่เคยรู้มาก่อนว่าอยู่ในผลิตภัณฑ์ของคุณอีกต่อไปแล้ว” Andrea Gallo ซีอีโอของ RISC-V International กล่าว “RISC-V ได้เข้าสู่เฟสที่แตกต่างออกไปแล้ว”

มีคนอื่นๆ ยืนยันเรื่องนี้เช่นกัน “เมื่อเทียบกับปีก่อนๆ ในยุโรป มีผู้เข้าร่วมจากภาคอุตสาหกรรมมากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด” แลร์รี ลาปิเดส กรรมการบริหารฝ่ายพัฒนาธุรกิจของ Synopsys กล่าว “เนื้อหามาจากภาคอุตสาหกรรมมากขึ้น และนั่นได้เปลี่ยนบรรยากาศของการประชุม สิ่งที่เราเห็นคือ RISC-V เริ่มเข้ามามีบทบาทในที่ที่เราไม่คาดคิดมาก่อนแม้แต่เมื่อห้าปีก่อน”

กัลโลได้ยกตัวอย่างความก้าวหน้าที่สำคัญหลายประการ “อินฟิเนียนกล่าวว่าพวกเขากำลังนำ RISC-V มาใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์” เขากล่าว “สหภาพยุโรปกำลังให้ทุนสนับสนุนโครงการ HPC และโครงการยานยนต์ เมตาใช้มันสำหรับ AI ในการ์ดเร่งความเร็วของพวกเขา และ NVIDIA ประเมินว่าเมื่อปีที่แล้ว ในปี 2024 พวกเขาได้จัดส่งคอร์ RISC-V จำนวน 1 พันล้านคอร์ใน GPU ของพวกเขา”

คนอื่นๆ เน้นย้ำถึงความก้าวหน้าที่สำคัญของ RISC-V ในโปรเซสเซอร์ล้ำสมัย “ไม่ใช่แค่โปรเซสเซอร์ระดับล่างเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโปรเซสเซอร์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวประมวลผลร่วมหรือตัวเร่งความเร็วสำหรับ GPU ในบางส่วนด้วย” โมฮิต วานี ผู้จัดการผลิตภัณฑ์หลักของ Synopsys กล่าว “NVIDIA ได้นำเสนอข้อมูลที่ระบุว่าพวกเขามีฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกันเกือบ 30 ประเภทในผลิตภัณฑ์ของพวกเขา ซึ่งแกนประมวลผลแบบ RISC-V ทำงานให้กับฟังก์ชันการทำงานมากกว่า 30 ประเภทเหล่านั้น”

อุปสรรคทางธุรกิจและทางเทคนิคบางประการยังคงต้องเอาชนะให้ได้ “อุตสาหกรรมยานยนต์กำลังหันมาสนใจ RISC-V มากขึ้นเรื่อยๆ” โรลันด์ แยนเคอ หัวหน้าฝ่ายวิธีการออกแบบของ แผนกวิศวกรรมระบบปรับตัวได้ของ Fraunhofer IISกล่าว “พวกเขาลังเลเพราะ RISC-V เป็นสถาปัตยกรรมแบบเปิด ในอุตสาหกรรมยานยนต์ คุณต้องมีคนรับผิดชอบเสมอหากมีอะไรผิดพลาด ซึ่งเป็นเรื่องยากหากคุณไม่มีผู้ให้บริการรายเดียว แต่มีชุมชน ปัจจุบัน พวกเขาหันมาสนใจ RISC-V มากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากศักยภาพในการลดต้นทุน เพราะในอุตสาหกรรมยานยนต์ คุณต้องมองหาทุกสตางค์เพื่อลดราคา อย่างไรก็ตาม คุณต้องมีระบบนิเวศ มันไม่เพียงพอที่จะมีเครื่องมือที่สามารถพัฒนาโปรเซสเซอร์ของคุณได้ แต่ต้องมีซอฟต์แวร์อยู่ด้านบนด้วย RISC-V กำลังได้รับความนิยมมากขึ้น แต่ก็ยังต้องพัฒนาอีกมากจนกว่าเราจะมีโปรเซสเซอร์ RISC-V เป็นตัวหลักในอุตสาหกรรมยานยนต์”

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกคนที่มองว่าเรื่องนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง “RISC-V ไม่ใช่ทางออกสำหรับ AI ไม่ว่าจะเป็นการฝึกฝนหรือการอนุมาน” สตีฟ ร็อดดี้ หัวหน้าฝ่ายการตลาดของ Quadric กล่าว “RISC-V เป็นเพียงซีพียูควบคุมอีกตัวหนึ่งในลักษณะเดียวกับโปรเซสเซอร์ Arm, x86, MIPS, Xtensa และ ARC ซึ่งสองตัวหลังนี้ยังให้ความสามารถในการปรับแต่งชุดคำสั่งแก่ผู้ออกแบบได้คล้ายคลึงและเหนือกว่า RISC-V ด้วยซ้ำ ดังนั้น RISC-V จึงไม่มีอะไรที่เหนือกว่ารุ่นก่อนหน้าอย่างเห็นได้ชัดในเชิงเทคนิค”

การจะผสมผสานมุมมองสุดขั้วทั้งสองเข้าด้วยกันนั้น จำเป็นต้องมีความเข้าใจในระยะยาวเกี่ยวกับวิธีการทำงานของอุตสาหกรรม “RISC-V มีศักยภาพที่จะช่วยให้ AI พัฒนาไปได้” เวนกิ นารายานัน ผู้อำนวยการอาวุโสฝ่ายสถาปัตยกรรมระบบและโซลูชันฝังตัวในแผนก FPGA ของ Microchip Technology กล่าว “มันต้องการสิ่งนั้น AI กำลังพัฒนา โมเดลต่างๆ กำลังพัฒนา ทั้งในระดับการเรียนรู้และการอนุมาน มันต้องการชนิดข้อมูลที่หลากหลาย องค์ประกอบหน่วยความจำที่หลากหลาย หน่วยความจำภายใน และความสามารถในการประมวลผลแบบกำหนดเองได้มากขึ้นในวิธีที่เร็วกว่ามาก หากคุณมองดู จะเห็นว่ามีหลายวิธีในการทำเช่นนั้น RISC-V ช่วยให้สิ่งนั้นเป็นไปได้ด้วยสถาปัตยกรรมเฉพาะด้าน”

โอกาสสุดพิเศษ

ในอุตสาหกรรมการผลิตชิปนั้น เป็นเรื่องยากที่จะมีแอปพลิเคชันใดเกิดขึ้นมาโดยที่ไม่มีซอฟต์แวร์รุ่นเก่ารองรับมาก่อน อย่างไรก็ตาม นั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้นกับ AI ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยอัตราการพัฒนาที่รวดเร็วอย่างมากของเทคโนโลยี จึงไม่น่าจะมีซอฟต์แวร์ใดที่จะได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายก่อนที่จะถูกเปลี่ยนแปลงอีกครั้ง ซึ่งสร้างสภาพแวดล้อมที่สมบูรณ์แบบสำหรับการวิวัฒนาการและการปรับตัวอย่างต่อเนื่อง

“เมื่อไม่มีซอฟต์แวร์รุ่นเก่าให้ต้องดูแล คุณจึงสามารถปรับแต่งโปรเซสเซอร์ให้เหมาะสมกับปริมาณงานและตัดสิ่งที่ไม่จำเป็นออกไปได้” Lapides จาก Synopsys กล่าว “ยังคงมีการปรับแต่งเพิ่มเติมอีกมากมายที่สามารถทำได้ในระดับสถาปัตยกรรม แม้กระทั่งในระดับไมโครสถาปัตยกรรม ในการออกแบบไปป์ไลน์ แคช และหน่วยความจำ และทั้งหมดนี้ยังไม่รวมถึงสิ่งอื่นใด ก่อนที่จะเริ่มการใช้งานจริง”

อิสรภาพที่มาพร้อมกับ RISC-V ช่วยให้เกิดอิสรภาพในการออกแบบสถาปัตยกรรม “การ์ดเร่งความเร็ว AI สามารถมีคอร์ RISC-V จำนวนมาก แม้กระทั่งคอร์ที่แตกต่างกันภายในคลัสเตอร์เดียวกัน” Gallo จาก RISC-V International กล่าว “คุณสามารถมีบล็อกเล็กๆ หลายร้อยบล็อก แต่ละบล็อกเป็นคอร์ RISC-V ที่แตกต่างกัน บางบล็อกใช้สำหรับรับส่งข้อมูลเข้าและออก และบางบล็อกใช้สำหรับการประมวลผลและการอนุมาน นอกจากนี้ยังมีแนวคิดในการเพิ่มคำสั่งแบบกำหนดเองที่ช่วยให้คุณมีหน่วยประมวลผลเทนเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง นี่คือวิธีที่ RISC-V กำลังส่งผลต่อสถาปัตยกรรมของชิป”

แม้ว่าการอนุญาตใช้งาน RISC-V จะช่วยลดต้นทุนได้ แต่ก็ไม่ใช่เหตุผลเดียว “มันมากกว่านั้น” วานีจาก Synopsys กล่าว “หากคุณดูวิธีการที่ตัวเร่งความเร็วเชื่อมต่อกับโปรเซสเซอร์ มันจะผ่านอินเทอร์เฟซที่รวดเร็ว และโดยทั่วไปแล้วจะเป็นแบบแมปหน่วยความจำ จากมุมมองของนักพัฒนา หากคุณต้องการให้ตัวเร่งความเร็วทำงาน คุณเพียงแค่ส่งข้อมูลและข้อมูลงานไปยังตัวเร่งความเร็วผ่านอินเทอร์เฟซ จากนั้นคุณก็รอให้ตัวเร่งความเร็วส่งผลลัพธ์กลับมา”

แต่การสื่อสารแบบนั้นมีค่าใช้จ่ายสูง และหมายความว่าหน่วยประมวลผลหลักไม่ได้ใช้งาน “คุณเสียเวลาไปถึง 30% ในการส่งข้อมูลและรับผลลัพธ์กลับมา” วานีกล่าว “คุณสามารถหลีกเลี่ยงเวลาทั้งหมดนั้นได้ หากคุณสามารถดำเนินการเหล่านั้นได้โดยตรง โดยส่งข้อมูลผ่านไปป์ไลน์เวกเตอร์ของคุณเอง ซึ่งจะเชื่อมต่อกับตัวเร่งความเร็วโดยตรง ความยืดหยุ่นแบบนี้มีอยู่เฉพาะในโลกของ RISC-V เท่านั้น”

Roddy จาก Quadric ไม่เชื่อเช่นนั้น “ซีพียูควบคุมทั้งหมดมีข้อจำกัดที่รุนแรงเหมือนกันเมื่อนำไปใช้กับแอปพลิเคชัน AI โดยเฉพาะอย่างยิ่งแอปพลิเคชันการอนุมาน” เขากล่าว “ซีพียูถูกออกแบบมาเพื่อไล่ตามตัวชี้ในโค้ดแบบสุ่ม พวกมันไม่ใช่เครื่องมือประมวลผลเมทริกซ์หรือเทนเซอร์ อย่างดีที่สุด ซีพียูเหล่านี้ก็ให้ประสิทธิภาพการคำนวณเวกเตอร์ * เวกเตอร์เท่านั้น พวกมันถูกจำกัดด้วยข้อจำกัดด้านแบนด์วิดท์ในการโหลด/จัดเก็บแบบดั้งเดิม ดังนั้น ทุกแนวทางที่อ้างว่าใช้ RISC-V สำหรับ AI จะต้องรวมเครื่องมือประมวลผลเมทริกซ์แยกต่างหาก ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาการแบ่งพาร์ติชันกราฟ ซึ่งเป็นจุดอ่อนของแนวทางที่ใช้ซีพียู นวัตกรรมที่เหมาะสมในการรับมือกับ AI คือการสร้างสถาปัตยกรรมที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยเนื้อแท้สำหรับ (เมทริกซ์ * เมทริกซ์) หรือ (เทนเซอร์ * เทนเซอร์) และทำลายการพึ่งพาการแคชหน่วยความจำและไปป์ไลน์นอกลำดับแบบคาดการณ์ล่วงหน้าของซีพียู”

RISC-V ช่วยให้สามารถใช้งานส่วนประกอบเหล่านี้ได้ โดยห่อหุ้มด้วยโปรเซสเซอร์ควบคุมแบบดั้งเดิม “สมาชิกบางรายของเรามีคำสั่งเทนเซอร์แบบกำหนดเองอยู่แล้ว” กัลโลกล่าว “นั่นคือความยืดหยุ่นของ RISC-V คุณสามารถพัฒนาคำสั่งแบบกำหนดเองสำหรับภาระงานเฉพาะของคุณ จากนั้นคุณก็รับภาระค่าใช้จ่ายทั้งหมดในการเป็นเจ้าของแอปพลิเคชันเฉพาะของคุณเอง นอกจากนี้ยังมีคุณค่าในการกำหนดมาตรฐานและขยายข้อกำหนดเพื่อให้เราแบ่งปันค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาคอมไพเลอร์ ชุดเครื่องมือ และไลบรารี เรามีเวกเตอร์ เรากำลังพัฒนาเมทริกซ์ และจะมีวิธีการที่แตกต่างกันสำหรับเมทริกซ์ขึ้นอยู่กับกรณีการใช้งานของแอปพลิเคชัน หากเป็นการ์ดเร่งความเร็ว หากเป็นแอปพลิเคชัน AI IoT หรือ AI ขอบ (edge ​​AI) จะมีวิธีการที่แตกต่างกันในการใช้งานการเร่งความเร็วเมทริกซ์”

ในเมื่อไม่มีตัวเลือกอื่นที่น่าสนใจ คุณจึงต้องใช้สิ่งที่มีอยู่ “การไหลของข้อมูลมีความสำคัญมากใน AI และในองค์ประกอบการประมวลผลหลายอย่าง” นารายานันจากไมโครชิปกล่าว “ความต้องการด้านการประมวลผลเพิ่มขึ้น และจำเป็นต้องทำในลักษณะที่ประหยัดพลังงานมากขึ้น ไม่ใช่แค่สถาปัตยกรรมไมโครของคำสั่ง การดึงข้อมูล การประมวลผล และการเขียนกลับเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการจัดระเบียบสถาปัตยกรรมไมโครและการไหลของข้อมูลด้วย คุณจะนำข้อมูลเข้าและออกได้อย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อมูลจำนวนมากที่ส่งจากเลเยอร์หนึ่งไปยังอีกเลเยอร์หนึ่ง คุณไม่สามารถเขียนข้อมูลกลับไปยัง DDR ได้เรื่อยๆ”

เนื่องจาก AI พัฒนาไปอย่างรวดเร็ว จึงจำเป็นต้องมีความยืดหยุ่นสูง “ประเภทของโมเดลที่จำเป็นต้องนำไปใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพนั้นเพิ่มมากขึ้น” นิลัม รูพาเรเลีย หัวหน้ากลุ่มธุรกิจ AI และการสื่อสารของ Microchip กล่าว “Transformer คือสิ่งที่ ChatGPT ต้องการ และนี่คือสิ่งที่ทำให้ AI เป็นที่นิยม แต่ยังมีโมเดลอีกมากมายที่ซับซ้อนน้อยกว่า Transformer โมเดลเหล่านั้นก็ต้องการประสิทธิภาพที่สูงกว่าเช่นกัน ตัวอย่างเช่น CNN, RNN, LSTM แบบคลาสสิก จำเป็นต้องมีสถาปัตยกรรมบล็อกทางคณิตศาสตร์และสถาปัตยกรรมบล็อก DSP ที่เหมาะสมกับ Transformer หรือโมเดลเหล่านั้นมากขึ้น เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น”

AI ไม่ใช่แค่ปัญหาเดียว และความยืดหยุ่นยังคงมีความสำคัญ “AI มีหลายชั้น” นารายานันกล่าว “คุณมีการแบ่งส่วน การตรวจจับวัตถุ การจำแนกประเภท การแปลงข้อมูล และทั้งหมดนี้ใช้ประเภทข้อมูลที่แตกต่างกัน ชั้นเหล่านี้ถูกนำไปใช้อย่างไร คุณจะทำได้อย่างมีประสิทธิภาพได้อย่างไร และคุณจะนำข้อมูลเข้าและออกระหว่างชั้นต่างๆ ได้อย่างไร นั่นคือคำถามที่คุณต้องถาม และนี่คือวิธีที่สถาปัตยกรรมช่วยคุณสร้างสิ่งเหล่านั้น”

นอกจากโอเปอเรชั่นแล้ว ยังรวมถึงข้อมูลด้วย “RISC-V มีข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติ คือ คุณสามารถสร้างฮาร์ดแวร์แบบกำหนดเองได้โดยไม่ละเมิดข้อกำหนด ISA” รูพาเรเลียจากไมโครชิปกล่าว “คุณสามารถปรับปรุงการประมวลผลสำหรับประเภทข้อมูลเฉพาะได้ ไม่ว่าจะเป็นในระดับคำสั่ง หรือในสถาปัตยกรรมไมโคร ดังนั้นคุณจึงสร้างโซลูชันการประมวลผลแบบกำหนดเองสำหรับเวิร์กโหลดประเภทนั้น ความยืดหยุ่นนี้มีบทบาทสำคัญในการปรับตัวให้เข้ากับประเภทข้อมูลใหม่ๆ ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้นี้ สำหรับแอปพลิเคชันประเภทต่างๆ”

แต่ข้อกำหนดทั้งหมดสำหรับโปรเซสเซอร์ที่จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพงานในอนาคตยังคงไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด “หากเรากำลังสร้างโปรเซสเซอร์สำหรับการประมวลผลแบบ Edge Inferencing มันอาจจะทำการจำแนกประเภท การตรวจจับ การแบ่งส่วน หรือแม้แต่การแปลงข้อมูลบางประเภท” นารายานันกล่าว “สิ่งเหล่านี้เป็นเลเยอร์คงที่ และเรารู้ว่าองค์ประกอบการคำนวณได้รับการออกแบบให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นและทำงานผ่านเวิร์กโฟลว์เหล่านี้ เราสร้างคอมพิวเตอร์ที่เหมาะสมกับความต้องการในปัจจุบัน แต่ไม่ได้หมายความว่าหากคุณมีเลเยอร์ใหม่ หรือประเภทตัวดำเนินการใหม่ หรืออะไรทำนองนั้น เราจะไม่สามารถทำได้ เพียงแต่ว่ามันจะไม่ประสิทธิภาพเท่ากับการออกแบบในลักษณะนั้น”

ระบบนิเวศ

ระบบนิเวศเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการนำไปใช้งานในบางด้าน แต่ก็มีความคืบหน้าอย่างต่อเนื่อง “เราได้ยกระดับสมาชิกภาพในโครงการ Yocto เป็นระดับแพลทินัมแล้ว” กัลโลกล่าว “นี่เป็นสัญญาณที่ชัดเจนมากสำหรับระบบนิเวศ Yocto เป็นระบบปฏิบัติการ Linux แบบฝังตัวที่แพร่หลายที่สุด นี่เป็นครั้งแรกในรอบหลายปีที่โครงการ Yocto เพิ่ม ISA ใหม่ สถาปัตยกรรมใหม่ และการเป็นสมาชิกระดับแพลทินัมหมายความว่า RISC-V จะทัดเทียมกับสถาปัตยกรรมอื่นๆ Yocto ไม่ได้ใช้เฉพาะกับ Linux แบบฝังตัว, AI สำหรับอุปกรณ์ปลายทาง, IoT แต่ยังใช้ในทีวีกล่องรับสัญญาณสำหรับผู้บริโภค และยานยนต์ในด้านระบบสาระบันเทิงด้วย”

อุปกรณ์พกพากำลังตามทัน “Google ได้ทำให้ RISC-V กลายเป็นส่วนสำคัญในการพัฒนา Android แล้ว” วานีกล่าว “เมื่อซอฟต์แวร์มีความสมบูรณ์มากขึ้น เราก็จะได้เห็นคอร์แอปพลิเคชันระดับเริ่มต้นในกลุ่มผลิตภัณฑ์ยอดนิยม เช่น โทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อป และอื่นๆ”

เมื่อผู้นำจำนวนมากพอเข้ามามีบทบาท กลุ่มอื่นๆ ก็จะตามมา “Red Hat ประกาศว่าพวกเขามีเวอร์ชันพรีวิวสำหรับนักพัฒนาของ RHEL สำหรับ RISC-V แล้ว” Gallo กล่าว “Fedora ก็พร้อมใช้งานสำหรับ RISC-V แล้ว เมื่อเดือนมกราคมที่ผ่านมา ในงาน FOSDEM ที่ยุโรป Canonical เปิดเผยว่าพวกเขากำลังวางแผนที่จะสนับสนุนโปรไฟล์ RVA23 กับ Ubuntu นั่นหมายความว่า RISC-V พร้อมแล้วสำหรับโปรเซสเซอร์แอปพลิเคชันและระบบปฏิบัติการมาตรฐาน”

มีการลงทุนจำนวนมากเกิดขึ้น “อีกหนึ่งโครงการที่น่าสนใจในยุโรปคือโครงการ DARE” ลาปิเดสกล่าว “โครงการนี้จะอัดฉีดเงิน 260 ล้านถึง 280 ล้านยูโรในช่วงห้าปีข้างหน้า ผู้ผลิตหลักทั้งสามรายต่างกำลังสร้างชิปเล็ต ไม่ใช่แค่เพียง IP ของโปรเซสเซอร์เท่านั้น หนึ่งในนั้นเป็น CPU อเนกประสงค์ หนึ่งในนั้นเป็นตัวเร่งความเร็วเวกเตอร์ และอีกหนึ่งเป็นตัวเร่งความเร็ว AI ชิปเล็ตเหล่านั้นจะถูกรวมเข้าด้วยกัน สถาปัตยกรรมชิปเล็ต RISC-V แบบใหม่นั้นน่าสนใจมาก”

บทสรุป

RISC-V อาจไม่ใช่โซลูชันที่สมบูรณ์แบบสำหรับแอปพลิเคชันหลายอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับ AI แต่ก็อาจเป็นเส้นทางในการพัฒนาต่อไปได้ นอกจากนี้ ยังไม่มีสิ่งใดในอนาคตที่จะเป็นทางเลือกที่ดีกว่านี้ได้

การปฏิวัติที่ประสบความสำเร็จในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์นั้นมีน้อยมาก ด้วยการมีชุมชนที่เปิดกว้างและเติบโตอย่างต่อเนื่อง ซึ่งผู้คนต่างร่วมกันกำหนดนิยามของสิ่งที่พวกเขาต้องการในปัจจุบัน สิ่งที่พวกเขาคิดว่าอาจต้องการในอนาคต และมองการณ์ไกล พวกเขาอาจสามารถไปถึงจุดหมายที่ต้องการได้โดยไม่ต้องแบกรับความเสี่ยงมากเกินไป ด้วยการก้าวไปทีละเล็กทีละน้อย ระบบนิเวศจึงสามารถก้าวทัน และความก้าวหน้าก็จะเกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอ

Related articles