RISC-V形勢一片大好，初創公司又帶來創新處理器架構！

? 一家總部位于圣地亞哥的初創公司X-Silicon Inc. (XSi)日前基于開源指令集RISC-V開發了一種新的RISC-V微處理器架構，它將RISC-V CPU內核、矢量功能和GPU加速功能整合到一個芯片中。據 Jon Peddie Research 報道，這種 CPU/GPU 混合芯片是開放標準的，據說還將開源，其設計目的是處理包括人工智能在內的各種不同功能，而這些功能通常是由專用 CPU 和 GPU 處理的。

? 該公司新的 CPU/GPU 混合處理器被設計為 "萬能 "處理器。據 JPR 稱，業界一直在尋求一種開放標準 GPU，它具有足夠的靈活性和可擴展性，能夠支持虛擬現實、汽車和物聯網設備等各種市場。這種新型 RISC-V CPU/GPU 旨在解決這一問題，為制造商提供可處理任何所需工作負載的單一開放式芯片設計。

? X-Silicon 的芯片與其他架構不同，其設計將 CPU 和 GPU 的功能整合到單核架構中。這與英特爾和 AMD 的典型設計不同，前者有獨立的 CPU 內核和 GPU 內核。相反，內核本身就是為處理 CPU 和 GPU 任務而設計的。從這個意義上說，它聽起來有點像英特爾放棄的 Larabee 項目，該項目曾試圖使用 x86 處理圖形和其他工作負載。

? 該芯片采用 X-Silicon 的 C-GPU 架構，將 GPU 加速與 RISC-V 矢量 CPU 內核相結合。該架構有一個 RISC-V 矢量內核，帶有 32 位 FPU 和 Scaler ALU。它具有線程調度器、裁剪引擎、光柵化器、紋理單元、神經引擎和像素處理器。該芯片旨在處理人工智能、高性能計算（HPC）、幾何計算以及 2D 和 3D 圖形等應用。

X-Silicon RISC-V C-GPU 詳情(圖片來源：X-Silicon） 從理論上講，X-Silicon 的混合芯片能夠在同一個內核中處理 CPU 和 GPU 代碼，這為它帶來了許多優勢。該芯片使用開放標準的 RISC-V ISA 處理 CPU 和 GPU，運行單一指令流。由于 CPU 內存空間和 GPU 內存空間之間不需要復制數據，因此執行起來占用內存少，效率更高。

? CPU/GPU 內核可以組合成多核設計，使制造商能夠根據需要擴展處理能力。在多核格式中，多個內核被平鋪在一個芯片上，并使用高速結構進行連接。在這種設計中，還采用了快速片上 SRAM 或 eDRAM 高速緩存，這些高速緩存可作為二級高速緩存，匯集來自多個內核的數據。每個內核都可以根據需要安排獨立于其他內核運行圖形、人工智能、視頻、物理、高性能計算或其他工作負載。

? 通過這種設計，X-Silicon 的 C-GPU 架構可以運行任何類型的 CPU 或 GPU 工作負載。X-Silicon 聲稱已經擁有與“融合 GPU 加速”配合使用的 Vulkan 圖形 API。這將極大地有助于其在 Android 設備上的開發和采用。

? 由于新設計基于 RISC-V，任何人都可以使用該架構，而無需支付指令集版稅——與 x86 和 ARM 不同。如果它按預期工作，這些芯片可能會震動微處理器行業。理論上，目前使用的標準設計并不像 X-Silicon 聲稱的那樣靈活或強大。 盡管我們可能不需要等很長時間才能知道，但它在實踐中是否和紙面上一樣有效還有待觀察。據報道，軟件開發工具包將于今年某個時候向早期合作伙伴發布。

? X-Silicon 的低功耗、開放標準、支持 Vulkan 的 C-GPU

? X-Silicon Inc (XSi) 是一家總部位于圣地亞哥的初創公司，成立于 2022 年 3 月，X-Silicon 由前硅谷專家組建，旨在通過基于 RISC-V 矢量的統一圖形計算引擎（C-GPU）徹底改變 GPU 設計，該引擎能夠處理人工智能、高性能計算和 2D/3D 圖形任務。其 MIMD 架構可在單核內獨立執行 CPU 和 GPU 代碼，從而降低內存使用率并提高性能。該公司的多核布局以快速合成器結構為特色，增強了多樣化應用的數據聚合能力。在14項專利的支持下，X-Silicon力求通過近內存計算和新穎的硬件設置減少GPU延遲。X-Silicon面向AR/VR、嵌入式設備、汽車等領域，支持標準API和開放式編程，以實現快速開發。最初的知識產權銷售面向原始設備制造商和超大規模企業。

? 為了重塑 GPU 著色器內核，X-Silicon 表示它正在創建一個新的可擴展 RISC-V 矢量型統一計算圖形引擎（C-GPU），可以高效計算傳統 GPU 從未設計過的下一代工作負載。
? 這些應用包括人工智能、高性能計算、視覺、幾何計算以及 2D 和 3D 圖形。該公司表示，其 MIMD 架構具有獨特的能力，可以在同一內核中獨立運行 CPU 和 GPU 代碼，從而實現低內存占用執行、硬件寄存器裸機編程、高性能、低功耗運行等功能，并通過使用單一指令流的開源 RISC-V ISA CPU 和 GPU 取代傳統的著色器程序。
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X-Silicon 的單核架構(來源：X-Silicon）
? 在該公司的多核設計中，多個 C-GPU 內核被平鋪在一個芯片上，并使用片上快速合成器結構進行連接，該結構可將每個內核的輸出動態聚合到一個公共緩沖區，即用于圖形用例的幀緩沖區，或用于編解碼器、視頻特效處理和人工智能處理的流水線緩沖區，如下圖所示。

? 在這種設計中，快速片上 SRAM 或 eDRAM 高速緩存將作為 2 級高速緩存，可以聚合來自多個內核的數據。計算 RAM（C-RAM）可在內存附近完成常見操作，從而進一步降低帶寬并提高性能。該公司稱，每個內核都可以通過軟件編程來計算圖形、人工智能、視頻、物理、高性能計算或其他工作負載，而不受所有其他內核的影響。

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X-Silicon 的著色器架構（來源：X-Silicon）

? 因此，工作負載可以并行或流水線方式實現，并在一個內核上同時運行，而不是在傳統 GPU 上按順序運行。X-Silicon 表示，它還可以在一個內核上運行操作系統。
? 該公司聲稱，它還可以通過近內存計算、統一內存架構和其他新型硬件配置來加速計算，從而減少 GPU 固有的延遲。他們已為此申請了 14 項專利。

? 動畫行業專家、前迪斯尼/Applied Minds/Giant AI 公司的 Eric Powers 評論說："幾十年來，高端動畫和特效一直無法改用 GPU 制作最終圖像。專業渲染流水線軟件的巨大復雜性和規模，加上專用 GPU 設計所帶來的跨越內存和平臺障礙的巨大成本，根本無法在我們最先進的技術中大規模采用 GPU。像X-Silicon的C-GPU架構這樣能讓HPC開發人員就地獲得直接硬件加速的集成設計，是我們跨越這一界限的唯一未來。

? X-Silicon的C-GPU為希望控制其計算和GPU命運的原始設備制造商提供了新的新興用例的市場機會。它允許新的應用程序接口（包括定制應用程序接口）和為應用定制的生態系統，而不是引導一個應用程序接口去完成它從未想過要完成的任務。它不再要求原始設備制造商和生產商屈從于五大供應商，因為它們的生態系統停滯不前。

? X-Silicon的C-GPU為希望控制其計算和GPU命運的原始設備制造商提供了新的新興用例的市場機會。它允許新的應用程序接口（包括定制應用程序接口）和為應用定制的生態系統，而不是引導應用程序接口去完成它從未想過要完成的任務。它不再要求原始設備制造商和生產商屈從于五大供應商，因為它們的生態系統停滯不前。該公司認為，其市場機會在于新興市場，如電池壽命更長的娛樂和企業 AR/VR、有顯示需求的智能嵌入式設備、需要可預測專用處理的低成本汽車顯示器和模塊、可穿戴設備、定制動畫處理等。

? 該公司計劃支持直接硬件和像素訪問，因此對于低內存應用，不需要笨重的驅動程序。該公司表示，X-Silicon 采用開放標準和自己的開放編程模型，這將有助于快速、輕松地開發新的應用案例，并改進現有產品。當然，X-Silicon 還計劃支持傳統軟件生態系統中的各種 API，包括 OpenGL ES、Vulkan、Mesa 和 OpenCL，但該公司還將提供一個硬件抽象層（HAL），允許其他人直接訪問以優化開源或創建自己的驅動程序和自定義 API。這一點尤其有趣，因為該架構支持新興技術，包括傳統架構不支持的新渲染模型，如神經輻射場（NeRF）和非三角形基元。
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X-Silicon 的單核概念(資料來源：X-Silicon） 該公司計劃首先向原始設備制造商、超大規模生產商和其他系統集成商銷售IP。首款芯片的上市日期尚未確定。

? X-Silicon將CPU和GPU（C-GPU）集成到一個ISA和一個開放的圖形操作系統（GOS）平臺上，這將對下一代圖形渲染的整體軟件開發、支持和維護產生深遠影響。這將使未來圖形技術進入一個激動人心的創新時代，為新興和傳統細分市場提供一種新的圖形算法、性能、功耗、靈活性和成本的解決方案。這種方法顛覆了圖形世界，將原始設備制造商從傳統 GPU 供應商提供的帶有復雜 API 和昂貴傳統支持的黑盒驅動程序中解放出來。

? 傳統的 GPU SIMD 架構受制于主機 CPU、操作系統和圖形服務，限制了創新，并有助于維護現有廠商對市場的控制。新興的小型垂直市場往往得不到這些傳統圖形供應商的服務，它們可以開發和支持引人注目的圖形解決方案，并在產品生命周期內進行升級和維護。使用新顯示技術、新格式和使用范例（VR/AR、360、深度、立體、多平面全息）的下一代產品往往需要新的渲染方法。新的開發和部署模式也需要像本產品這樣可從邊緣擴展到云的一致架構。X-Silicon 不僅僅是傳統 GPU 供應商的開源替代方案，它還準備提供一個全新的技術圖形處理框架，該框架融入了最新的人工智能技術，并超越了基于三角形的渲染技術，為創新提供了一個自本世紀初移動設備引入 3D 圖形技術以來從未有過的平臺。

審核編輯：黃飛

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