希姆計算的RISC-V矩陣擴展開源項目已升級至0.5版本

-----支持向量+矩陣的實現

范福杰博士&陳煒博士

項目背景

Background

為了解決RISC-V在人工智能領域中指令碎片化的問題，推動加速人工智能行業(yè)的發(fā)展，自2021年開始，希姆計算啟動了針對RISC-V矩陣指令集和支持工具的開源工作，工作的目標是提高人工智能應用的兼容性、降低軟件開發(fā)成本，并實現新一代的標準和可擴展的領域特定架構。

2022年9月，完成了RISC-V矩陣ISA規(guī)范0.1版本，并向RISC-V國際基金會提交了開源提案和支持工具。

2023年5月，與達摩院建立了協商機制，共同探索RISC-V矩陣指令集。

2024年8月，完成了RISC-V矩陣ISA規(guī)范0.5版本。

2024年10月，完成了RISC-V矩陣ISA規(guī)范0.5版本支持工具鏈的開發(fā)。

今天，希姆計算正式發(fā)布了RISC-V矩陣指令集0.5版本及其支持工具，成為首家向全球社區(qū)提交完整RISC-V矩陣指令集及其支持工具的公司。這將推動RISC-V矩陣指令集國際標準的快速形成，并推動整個RISC-V生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。

項目亮點

Highlights

最新的RISC-V矩陣指令集采用Tile-based的矩陣乘法架構設計，在原有基礎上進一步完善了編程模型和類型支持。

同時提供了基本版32位指令編碼(https://github.com/riscv-stc/riscv-matrix-spec) 和擴展版64位長指令編碼(https://github.com/riscv-stc/riscv-matrix-spec/tree/matrix64) 。

通過參數化寄存器架構和模塊化類型系統(tǒng)，它能夠適應從邊緣到云端的各種應用場景。

為了推動標準化和商業(yè)實施，提供了以下工具并進行了更新：

基于LLVM的編譯器 (https://github.com/riscv-stc/llvm-project/tree/matrix)

基于Spike的模擬器 (https://github.com/riscv-stc/riscv-isa-sim)

基于GDB的調試器 (https://github.com/riscv-stc/riscv-openocd-matrix/tree/matrix)

基于SCOOP（Stream Computing Out-of-Order Processor）平臺的開源核心實現，包含RVV和RV Matrix支持(https://github.com/riscv-stc/chipyard)

SCOOP(Stream Computing Out-of-Orfer Processor)開源平臺基于BOOM(Berkeley Out-of-Order Machine)增加了RVV 1.0和矩陣功能的支持，這使得它成為業(yè)界首個開源的RISC-V向量和矩陣項目。

截至目前，編譯器、模擬器和調試器均已更新至0.5版本。開源核心已經更新到了0.2版本，并將在將來逐步更新到最新版本。

社區(qū)反饋

Community Response and Evaluations

希姆計算的研發(fā)總監(jiān)范福杰博士表示：“我們非常激動能推出這個新的版本。通過引入對RISC-V矩陣指令集擴展的支持，可以大大增強希姆計算基于RISC-V架構開發(fā)高性能AI芯片的能力，同時為RISC-V指令集的改進做出貢獻。此外，我們的SCOOP（Stream Computing Out-of-Order Processor）實現了與Chipyard項目的結合，這充分展示了先進技術在現實世界的硬件設計中得到了極好的應用?！?/p>

RISC-V國際的首席執(zhí)行官Calista Redmond對此次升級也給予了高度評價：“看到像希姆計算這樣的創(chuàng)新項目積極采用和支持了RISC-V的新特性，真是令人鼓舞。矩陣指令集擴展代表了RISC-V生態(tài)系統(tǒng)向前邁出了重要一步，能夠在特定應用場景中顯著提升性能。我們對希姆計算團隊的努力表示感謝，這對整個社區(qū)來說是一個巨大的勝利?！?/p>

“我們非常興奮能與希姆計算合作，將RISC-V AI核心技術引入我們的課堂。通過具體的工程案例進行實踐學習，我們的學生將能夠接觸最前沿的技術和發(fā)展趨勢。這將顯著提升他們的實踐技能和創(chuàng)新能力，”北京大學集成電路學院助理教授賈天宇博士說，他已將SCOOP項目納入今年秋季的SOC設計研究生課程中。

未來展望

Future outlook

RISC-V的開源特性已經吸引了學術界和產業(yè)界的廣泛關注，其模塊化設計和可擴展性能力滿足了近年來人工智能計算能力的應用需求?；赗ISC-V架構的AI芯片不僅能夠通過擴展指令實現AI應用所需的高計算能力，還因為與RISC-V標準指令集的兼容性而在編程靈活性方面具有顯著優(yōu)勢。

我們期待更多合作伙伴加入這個開源項目，推動計算技術的持續(xù)進步。希姆計算將進一步加強與合作伙伴的合作，推動RISC-V在人工智能領域的發(fā)展，繁榮RISC-V生態(tài)系統(tǒng)，提高AI應用的兼容性，降低軟件開發(fā)成本，并實現新一代的標準和可擴展的領域特定架構。