英偉達(dá)CUDA“護城河”再推進——正式擁抱RISC-V架構(gòu)
過去十余年，英偉達(dá)在數(shù)據(jù)中心生態(tài)布局上持續(xù)拓展。其CUDA平臺，作為GPU高性能計算的核心工具，最初只支持x86和Power架構(gòu)，2019年又?jǐn)U展支持了Arm CPU。這一步極大加快了CUDA在數(shù)據(jù)中心、AI等行業(yè)的普及。
值得關(guān)注的是，在最近舉辦的第五屆RISC-V中國峰會上，英偉達(dá)副總裁Frans Sijstermanns透露，英偉達(dá)將在RISC-V架構(gòu)上移植CUDA。這一舉措，被業(yè)界視作RISC-V發(fā)展史上的重大進展，將為開源硬件生態(tài)注入全新動力。
英偉達(dá)“量產(chǎn)級”布局：每年逾10億顆RISC-V MCU出貨量
其實，英偉達(dá)對RISC-V架構(gòu)早有戰(zhàn)略布局。公司是RISC-V國際基金會及其軟件生態(tài)聯(lián)盟（RISE）的董事成員，并持續(xù)為RISC-V指令集規(guī)范做貢獻。
據(jù)2023年公開資料，早在2015年，英偉達(dá)就確定了RISC-V作為GPU控制器的核心架構(gòu)。迄今為止，英偉達(dá)形成了包括NV-RISCV32（順序執(zhí)行，RV32IMU），NV-RISCV64（亂序，RV64IMSU），NV-RVV（支持向量擴展）在內(nèi)的多型MCU核心。
目前，英偉達(dá)基于RISC-V的微控制器已集成超30種自研IP，每年出貨量超過10億顆，充分顯示出對RISC-V生態(tài)的高度認(rèn)可。
CUDA移植RISC-V的技術(shù)挑戰(zhàn)
按照英偉達(dá)規(guī)劃，CUDA的完整遷移涵蓋兩個關(guān)鍵板塊：
CUDA工具鏈（Toolkits）：如NVCC編譯器、GDB等開發(fā)工具鏈，這部分確保開發(fā)者可以為GPU編程和調(diào)試。
CUDA驅(qū)動與底層庫（Drivers & Libraries）：包括CUDAKMD、CUDAUMD等驅(qū)動棧，以及業(yè)界關(guān)鍵的并行計算庫，為各行業(yè)領(lǐng)域（如物理模擬、基因測序、氣象分析等）提供深度優(yōu)化的軟件加速。
但在實際推進過程中，英偉達(dá)也碰到了現(xiàn)實瓶頸。首先，從硬件角度來說，兼容、性能可用的RISC-V主板選擇有限，主要依賴SiFive P550和阿里巴巴玄鐵C920，難以滿足大規(guī)模服務(wù)器場景高并發(fā)需求。即使新一代高性能配置（如2024年10月剛通過的RVA23標(biāo)準(zhǔn)）獲得批準(zhǔn)，高頻高核數(shù)的RISC-V服務(wù)器板卡尚未量產(chǎn)，單核性能仍有待提升。
其次，RISC-V CPU與現(xiàn)代GPU協(xié)同時，對數(shù)據(jù)交換速度與虛擬內(nèi)存體系有新要求，只有當(dāng)統(tǒng)一的虛擬內(nèi)存機制成熟后，RISC-V平臺下的CUDA體驗才能真正媲美x86及Arm體系。此外，移植工作涉及復(fù)雜的開發(fā)棧和底層庫的適配，整個生態(tài)的“健壯性”也需進一步打磨。
目前，英偉達(dá)正攜手RISC-V產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴，在相關(guān)平臺上持續(xù)開展移植和適配測試，一旦標(biāo)準(zhǔn)化生態(tài)和高性能RISC-V服務(wù)器普及，支持Linux系統(tǒng)、面向數(shù)據(jù)中心的RISC-V+CUDA方案將成為現(xiàn)實選項——為業(yè)界提供更多選擇。
RISC-V的突破與行業(yè)影響
英偉達(dá)與CUDA的加入，可視為RISC-V服務(wù)器生態(tài)的一針強心劑?；仡橝rm在服務(wù)器市場的崛起，2019年CUDA宣布支持Arm后，短短五年，Arm服務(wù)器CPU市場占有率躍升十?dāng)?shù)倍。如今RISC-V站在同一起點，開放指令集與低授權(quán)費用為其吸引了大量關(guān)注：據(jù)中國RISC-V聯(lián)盟數(shù)據(jù)，開發(fā)大規(guī)模高算力CPU若選擇自研+RISC-V，研發(fā)成本將節(jié)省約33%。
業(yè)界也有擔(dān)心：RISC-V的開放性是否會帶來碎片化、兼容性難題？英偉達(dá)則認(rèn)為，像CUDA這樣的大型通用軟件平臺“下沉”為生態(tài)統(tǒng)一奠定了基礎(chǔ)，未來有望推動RISC-V在部分細(xì)分高性能領(lǐng)域獲得突破。
結(jié)語
如英偉達(dá)副總裁所言，硬件平臺應(yīng)服務(wù)于開發(fā)者和用戶自由選擇。只要核心軟件生態(tài)能兼容，底層CPU架構(gòu)是x86、Arm還是RISC-V并不重要。長遠(yuǎn)看，CUDA全面支持RISC-V將大大拓展產(chǎn)業(yè)空間，加速中國、全球高性能服務(wù)器芯片的創(chuàng)新步伐。
