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x86和Arm高性能之争刚起,RISC-V横插一脚

在苹果推出M1 Pro与M1 Max两款处理器后,市场似乎再度吹响了x86与Arm之战的号角,“Arm只能在移动端发力”的说法似乎越来越站不住脚。苹果“去英特尔化”的道路走得也愈发坚定,当前苹果尚在售卖的唯一英特尔产品也就只有工作站级的Mac Pro。两年过渡期完成后,苹果或许真的做好了进军桌面级芯片的准备。两者打得不可开交的之际,RISC-V也不甘示弱,寻找参战的机会。

最高128核,媲美A78

今年6月,SiFive发布了P550这款高性能RISC-V内核,并宣称其为最快的RISC-V处理器之一。由U84微架构演化而来,这个三发射13级流水线的乱序RISC-V核心进行了SPECint2006与SPECfp2006的基准测试
x86和Arm高性能之争刚起,RISC-V横插一脚
P550与Cortex-A75性能对比 / SiFive

结果中我们可以看出P550已经比Arm的Cortex-A75高出了一截,在单位面积的性能上更是达到Cortex-A75的三倍。SiFive宣称该核心将用于英特尔的首个7nm产品Horse Creek。最终在2022年面世。不过考虑到英特尔已经将7nm制程Intel 4推迟至2023年,Horse Creek也很可能要一并延迟。虽然P550才发布不久,但SiFive似乎已经准备好了下个更高性能的RISC-V内核。

在近段时间举办的行业大会上,SiFive公布了P550的继任者,这一高性能内核虽然尚未命名,但SiFive给出了不少性能参数。这是一个4发射的乱序该内核的指令与数据一级缓存均从P550的32kb增加至64-128kB,二级缓存从256kB增加至2MB,三级缓存最大从4MB扩大至16MB,最多支持4个256位的内存端口。
x86和Arm高性能之争刚起,RISC-V横插一脚
下一代RISC-V应用处理器 / SiFive

除了缓存外,该内核的最高频率也从P550的2.4GHz提升至3.5GHz。在P550中,一个Core Complex最多包含4个核心,下一代内核中一个Core Complex最多可以包含16个核心,最高规格下可以做到128核。

与P550相比,该内核的性能提高了约50%。在。那么与x86和Arm阵容相比呢?SiFive透露,与今年3月发布的英特尔Rocket Lake和去年发布的Arm Cortex-A78相比,这一内核的的单核性能已经相差无几了,不过SiFive并没有具体指明对比的指标或测试基准。在SiFive看来,这一CPU内核已经可以用于PC和服务器,小规模的设计也可用于移动端和嵌入式设备。不过,只有等到2022年SiFive才会提供该核心的RTL,供开发者跑在FPGA上,开始原型软件的开发。

超越x86、Arm可期

其实无论是SiFive,阿里巴巴的平头哥也好,他们在发布自己的高性能RISC-V核心时,都会拿前几代的Arm内核来作为对比。平头哥的玄铁910发布之际可以说是一时无两,被冠以性能最高的RISC-V核心,当时更是直接对标Arm的Cortex A73内核。而P550对标的则是Arm的Cortex-A75,下一代直接剑指Cortex-A78,每一代都在慢慢拉近RISC-V与Arm之间的距离。

但Arm与x86经过了这么多年的发展,在扩展性上其实仍未达到极限。英特尔在真正专注于芯片本身而不是利润的领导下,Alder Lake和Raptor Lake都将享受新制程与新架构的双红利。Arm明年也将祭出首批基于Armv9的核心,无论是Cortex-A710还是Cortex-X2都有着10%以上的性能与功耗提升。RISC-V核心要想跨代追赶的话,只能像SiFive这样提供50%以上的性能提升。

结语

高性能是所有芯片架构都逃不开的一个话题,x86摆烂太久的结果就是Arm的崛起,如今更是给了RISCV一个机会。PC、手机设备厂商也在观望,甚至开始了自己的自研之路,比如苹果、谷歌和微软等。苹果更是在20年内,完成了从PowerPC到x86再到Arm的转变。

英特尔CEO Patrick Gelsinger在接受外媒采访时说道,他们并不打算放弃苹果的PC业务,苹果的自研芯片确实表现优异,赢回他们业务的唯一办法就是打造更强的芯片。这也是RISC-V抢占x86和Arm市场的唯一方式,因为指令集架构之争下并没有舒适圈,仅仅满足于低功耗的话,也就离被淘汰不远了。

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