去年3月份，英特爾在更換了新的CEO後，除了加大力度推進各個現有領域的研究計劃外，還將投資的目光看向了固有市場之外的領域，比如正在悄然崛起的RISC-V。
RISC-V對於多數人而言或許都是一個陌生的名詞，但是在半導體領域，這個架構正在吸引越來越多的投資和關注，在國內，RISC-V被認爲將會是我們彎道超車的機會，如阿裏、華爲等國內科技巨頭都在押注該架構。
實際上，RISC-V已經成爲繼x86和ARM之後的第三大架構，在全球市場佔有一定的份額，當然，如果計算具體的份額佔比，那么RISC-V距離x86和ARM還有一段相當遙遠的距離。RISC-V的前身RISC，是曾經一度與CISC（x86）並駕齊驅，甚至在服務器等領域的佔比還超過了CISC。
圖源：wiki
後來的故事大家都已經知道了，在與CISC的战爭中，RISC最後成爲落敗的一方，市場被x86完全佔領，隨後整個RISC陣營近乎土崩瓦解，不少公司都开始轉投其他市場和架構。但是，仍然有人沒能忘記RISC，經過多年的整合與調整，被命名爲RISC-V的第五代RISC架構正式發布，以此爲基礎，一個全新的RISC聯盟成立，華爲等企業目前都是該行業聯盟的高級會員。
在RISC聯盟的高級會員名單中，英特爾的名字顯然是最顯眼的，作爲曾經以一己之力擊敗RISC陣營的公司，英特爾主動加入這個聯盟總有一種“黃鼠狼給雞拜年”的感覺。不過，現在看來英特爾並非來攪局的，他們對於RISC-V架構有着自己的獨特認知，並且正在將這個架構應用到自己的新產品线中。
圖源：RISC-V
“最了解你的，往往是你的敵人”，作爲RISC架構曾經以及未來的最大對手，英特爾對RISC架構的研究其實一直沒有暫停，所以也讓他們有着更多的資本來融入這個新的聯盟。在去年3月宣布投資10億美元進行RISC-V架構的處理器研發後，經過一年半的時間，英特爾正式向外界公布了自己的成果——Piuma。
一核六十六线程
Piuma是一顆特殊的芯片，特殊在於它雖然只有8個核心，但是卻有528個线程，單核擁有66個线程，可以說在Piuma面前，單論多线程性能所有的x86芯片都要自愧不如。令人驚訝的线程數背後，還有更恐怖的互聯性能，基於特殊設計打造的光學互聯芯片，可以讓最多131072個Piuma芯片互連，組成一個擁有1680萬個核心，1.384億個线程和512PB共享內存的龐然大物。
圖源：intel
在這個規模的處理器陣列面前，傳統的x86架構服務器多少有點不夠看，在英特爾設計人員的計劃裏，Piuma能夠以傳統處理器百倍的速度處理圖形分析工作。
不過，Piuma並非一個很新穎的概念，類似的產品此前也誕生過，那么Piuma的特殊之處在哪裏呢？特殊在英特爾聯合另一家公司，爲其打造了一個特殊的光纖互聯系統。
圖源：intel
在光纖的幫助下，Piuma的互聯帶寬高達1TB/s，使其能夠快速傳輸數據，而且相較於傳統的銅线連接，光纖的延遲要低很多，使得大規模處理器陣列的搭建變得更加輕松。
或許大家都會好奇，傳統的x86處理器往往只能做到單核雙线程，Piuma是如何做到一核六十六线程的？又是如何在獲得充足的多线程性能同時保持一定單线程處理能力的？
據英特爾介紹，Piuma芯片內設計有六個數據管道，其中四個中內置了16個线程，用於處理零散且多的數據，此外還有兩條管道則是單线程設計，线程性能是多线程管道中單條线程的八倍。
圖源：intel
有點類似於如今主流x86處理器所採用的大小核設計，只不過兩者的順序有所調換，多线程管道低主頻但是多並發，主要負責處理零散任務，當遇到需要更多性能去處理，或是任務集群執行到最後一個任務线程時，處理器會將任務轉交給單线程管道，騰出多线程管道空間運行下一個任務。
如此一來就能最大限度地利用各個线程，同時處理大量的零散數據，在遇到偶然的大體量任務時，則可以由高性能的單线程管道進行處理，避免其長時間佔用多线程管道。
同時，Piuma的八個內核都有獨立的定制DDR5內存控制器，加上精簡指令集的幫助，可以讓單個最低訪問粒度爲8字節，遠小於普通x86處理器的72字節，意味着Piuma可以更精准的調整內存佔用，使得單核超线程的性能不會受制於內存調用。
超大AI集群來了？
傳統的x86架構處理器面對這些低負荷卻繁多的任務需求，往往難以發揮出單個线程全部的性能，100%的性能卻只發揮出10%甚至更少，而且還無法同時對多個任務進行處理，導致性能大幅度空置。
x86架構的優劣勢就是如此，雖然該架構可以打造出目前半導體市場中單线程性能最強的處理器，但是面對多而小的任務時，疲弱的多线程設計往往讓x86架構處理器無所適從。在這個方面，ARM的表現都遠優於x86，隨着圖形分析等小體量卻多次數的任務需求增加，x86架構已經難以應對這些繁復的工作。
但是，x86所不擅長的工作，卻恰好是RISC-V的強項，作爲一個更精簡、高效且开放的架構，RISC-V的設計師可以輕松進行針對性修改，只需要遵循基礎的指令集，就可以在此基礎上打造出專屬的處理器。
簡單打個比喻，如果你想打造一輛車，要求是在直线跑道裏跑得足夠快，x86卻依然要求你留下諸如剎車、方向盤、轉向裝置等各種普通汽車該有的結構。而在RISC-V裏，你可以將兩個輪子裝在一個火箭發動機上，然後宣布這就是你的新車，它或許無法處理多樣化的任務，但是卻能夠跑出最高的直线速度。
RISC-V的優勢在於其不同於x86的指令集邏輯，RISC-V可以更高效地處理小體量但多次數的重復任務，通過更精確的任務分配，讓每個线程都發揮出最大的性能，同時利用指令集特性快速分配任務线程，提高整個系統的運行效率。
圖源：intel
正是基於這個特性，Piuma才能夠做到八核五百二十八线程的超級多线程設計，雖然單线程的處理性能遠低於x86架構處理器，但是卻可以滿足多並發的任務需求。隨着人工智能等市場需求的增長，阿裏的平頭哥等企業都在基於RISC-V架構打造對應的多並發處理器，如今已經活躍於各個領域。
隨着ChatGPT等AI大模型成爲主流趨勢，以RISC-V架構打造的處理器更符合AI大模型的實際運行場景，大量的短字節文字信息在常規的數據中心裏處理會浪費大量的算力，而在以RISC-V處理器爲核心搭建的數據中心裏，短字節數據可以被精准分配到各個线程中處理，顯著提升處理效率。
不過，想要打造出英特爾計劃中的超大處理器集群，還有許多問題需要解決，目前英特爾的Piuma芯片在實際使用時，光纖的帶寬只有理論帶寬的一半，而且因爲光纖發熱問題，導致在實際使用中故障頻發，需要經常檢查和更換光纖連接线，以至於英特爾目前最多也只是將兩顆Piuma芯片進行連接而已。
圖源：intel
可以說，在光纖材料的難題解決之前，英特爾設想的超大處理器集群都還只停留在PPT上，但是，如果可以解決材料問題，我們將可以創造出更契合AI大模型的服務器集群。
來源：雷科技
原文標題 : 英特爾出手，RISC-V能否乘上AI大模型的快車？
標題：英特爾出手，RISC-V能否乘上AI大模型的快車？
地址：https://www.utechfun.com/post/259521.html