RISC?V 的開(kāi)源特性帶來(lái)了模塊化、免版稅指令集架構(gòu)（ISA），消除了授權(quán)費(fèi)用，可加速開(kāi)發(fā)進(jìn)程，并支持針對(duì)人工智能（AI）、機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）與嵌入式系統(tǒng)等多樣化應(yīng)用進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)。

從零售消費(fèi)交易、工業(yè) 4.0 運(yùn)營(yíng)到自動(dòng)駕駛，眾多應(yīng)用的自動(dòng)化水平正在不斷提升。RISC?V 實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)商獨(dú)立性，通過(guò)架構(gòu)透明性增強(qiáng)安全性，并支持定制化專用處理器，以適配對(duì)功耗敏感的物聯(lián)網(wǎng)與邊緣應(yīng)用。

它還能支撐用于高級(jí)自動(dòng)化方案的混合邊緣 / 云系統(tǒng)架構(gòu)?；旌霞軜?gòu)借助云計(jì)算實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性，而邊緣計(jì)算與嵌入式 AI/ML 則帶來(lái)低延遲、隱私保護(hù)、高能效與離線可用能力（圖 1）。

圖 1. 面向 AI/ML 的云計(jì)算與邊緣計(jì)算優(yōu)勢(shì)對(duì)比。（圖片來(lái)源：CSEM）

借助 RISC?V，可設(shè)計(jì)出針對(duì)特定 AI/ML 應(yīng)用優(yōu)化、同時(shí)功耗更低的處理器。開(kāi)源環(huán)境加速了技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)了邊緣 AI 的普及。

統(tǒng)一且精簡(jiǎn)的指令集有助于在各類 AI 硬件上實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一軟件環(huán)境與編程體系，以支撐復(fù)雜邊緣應(yīng)用。RISC?V 憑借開(kāi)放、模塊化、可擴(kuò)展的架構(gòu)，支持存內(nèi)計(jì)算（IMC）與近存計(jì)算（NMC），幫助開(kāi)發(fā)者突破 AI/ML 應(yīng)用中 “內(nèi)存墻” 帶來(lái)的限制。

RISC?V 天然支持優(yōu)化的資源管理，這對(duì)電池供電的邊緣設(shè)備至關(guān)重要。其高效的 AI 推理能力，可在資源受限的邊緣設(shè)備中實(shí)現(xiàn)高級(jí)圖像分類與自然語(yǔ)言處理。

邊緣設(shè)備常需要安全的實(shí)時(shí)處理能力，而這正是 RISC?V 的強(qiáng)項(xiàng)。除感知類任務(wù)外，基于 RISC?V 的邊緣方案還能支撐生成式 AI 的實(shí)時(shí)計(jì)算需求，以適應(yīng)用戶習(xí)慣、精細(xì)調(diào)節(jié)性能并延長(zhǎng)邊緣設(shè)備續(xù)航。

并非只能在邊緣計(jì)算與云計(jì)算之間二選一。RISC?V 可全面支撐云 — 邊緣 — 嵌入式設(shè)備三級(jí)計(jì)算連續(xù)體。

連續(xù)計(jì)算

連續(xù)計(jì)算是一種架構(gòu)思路，它打破云計(jì)算、邊緣計(jì)算與嵌入式計(jì)算的孤立壁壘，以最大化整體系統(tǒng)性能與可持續(xù)性。計(jì)算會(huì)在最高效、最具價(jià)值的位置執(zhí)行。

它被視為一種協(xié)同方案，將邊緣與云計(jì)算融合為更連貫的系統(tǒng)。在最先進(jìn)的實(shí)現(xiàn)中，計(jì)算位置并非固定，而是動(dòng)態(tài)調(diào)度：系統(tǒng)會(huì)將計(jì)算分配到當(dāng)前延遲、能耗與處理能力組合最優(yōu)的位置（圖 2）。

圖 2. 連續(xù)計(jì)算架構(gòu)、結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵要素關(guān)系。（圖片來(lái)源：ECS SRIA）

RISC?V 處理器是連續(xù)計(jì)算的理想選擇，覆蓋從低功耗邊緣設(shè)備到多核高性能方案的全場(chǎng)景，包括嵌入式微控制器，以及用于數(shù)據(jù)中心與 AI/ML 的高性能片上系統(tǒng)（SoC）。

此外，RISC?V 指令集憑借開(kāi)放、模塊化、可擴(kuò)展的架構(gòu)支撐連續(xù)計(jì)算。統(tǒng)一的基礎(chǔ)指令集實(shí)現(xiàn)了跨硬件的軟件兼容，而各類擴(kuò)展則能在統(tǒng)一平臺(tái)上提供定制化、高能效、面向特定應(yīng)用的高性能計(jì)算能力。

外設(shè)與指令集擴(kuò)展

面向 RISC?V 處理器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元（NPU）與各類 AI/ML 加速外設(shè)日益豐富，進(jìn)一步提升了其在連續(xù)計(jì)算場(chǎng)景中的適用性。RISC?V 生態(tài)包含專用 AI IP 核、向量擴(kuò)展與專用矩陣引擎，可集成到片上系統(tǒng)（SoC）中。

RISC?V 指令集對(duì) AI/ML 的具體支持包括：

• 面向并行數(shù)據(jù)處理的標(biāo)準(zhǔn)向量擴(kuò)展（RVV）

• 自定義指令能力

• 面向矩陣乘法的專用矩陣擴(kuò)展（RVM），對(duì)加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層至關(guān)重要

此外，RISC?V 的 打包單指令多數(shù)據(jù)（SIMD） 即 P 擴(kuò)展，支持在標(biāo)準(zhǔn) 32/64 位通用整數(shù)寄存器（GPR）中實(shí)現(xiàn) 8/16/32 位子字并行。打包 SIMD 允許單條 CPU 指令同時(shí)操作多個(gè)數(shù)據(jù)元素，非常適合低功耗 DSP 與 AI 任務(wù)。

RISC?V 指令集中的 位操作擴(kuò)展（B） 新增指令以加速位運(yùn)算、循環(huán)移位與字段提取，減小代碼體積并提升 AI 算法效率，尤其適用于量化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（QNN）與二值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BNN）。

總結(jié)

RISC?V 提供豐富的硬件選擇與軟件能力，非常適合嵌入式、邊緣與云端的 AI/ML 應(yīng)用。其生態(tài)包含大量針對(duì) AI/ML 需求優(yōu)化的硬件外設(shè)與指令集擴(kuò)展。RISC?V 同時(shí)支持混合云 / 邊緣架構(gòu)與最新的連續(xù)計(jì)算架構(gòu)。