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国产第三代“香山”开源高性能RISC-V处理器核“昆明湖”正式亮相

发布背景与意义：

  • 时间地点：当地时间8月27日，Hot Chips 2024大会第二日活动。

  • RISC-V优势：指令精简、可扩展、开源，被视为x86、Arm之外的第三大处理器指令集架构，也是中国芯片产业自主可控的重要路线。

项目介绍：

  • 项目名称：“香山”开源高性能RISC-V处理器项目。

  • 联合单位：中国科学院计算技术研究院、北京开源芯片研究院、中国科学院大学。

  • 项目目标：面向高性能应用。

发展历程：

  • 第一代：“雁栖湖”（2021年），全球性能最高的开源处理器核。

  • 第二代：“南湖”（2023年5月），国内首款对标Arm Cortex-A76的高性能开源RISC-V处理器核。

  • 第三代：“昆明湖”（2024年），对标Arm Neoverse N2内核。

“昆明湖”核心特点：

  • 设计工艺：7nm。

  • 主频：3GHz。

  • SPECINT2006评分：15分/GHz。

  • 应用领域：服务器芯片、AI芯片、GPU、DPU等高端芯片领域。

  • 微架构：包括矢量和虚拟机管理程序扩展。

  • 分支预测器和指令代码/前端TLB：高效设计。

  • 后端：6-wide解码/重命名/调度。

  • 整数计算模块：4 ALU设计，含浮点和向量模块。

  • 缓存：高达1MB的专用L2缓存，16MB的共享L3缓存。

  • 流水线：13级流水线管道图。

性能对比：

  • SPEC CPU 2006得分：44分（优化后可达47.63分），部分参数优于Arm Neoverse N2。

项目进展与未来规划：

  • 演示：第四届RISC-V中国峰会期间，基于“南湖”开发板成功运行《云・原神》。

  • 流片准备：南湖v3和昆明湖v1已准备好流片。

  • SoC解决方案：推出可配置和可扩展的SoC解决方案，支持更高性能的芯片集群。

  • 软件与工具链：提供开源工具和敏捷开发工具链（如difftest、LightSSS），帮助改进芯片设计。

企业应用与前景：

  • 一批企业正基于“香山”高性能开源RISC-V内核研发高端芯片，如数据中心AI芯片、超大算力RISC-V服务器芯片、全自主RISC-V云计算芯片、国产GPU芯片等。

  • 预计在2025年形成高端RISC-V计算芯片的集体突破。

未来计划：

  • “南湖”内核计划今年实现第五版设计，昆明湖将完成第二版设计。

  • 明年将继续迭代优化两款内核。

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