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RISC-V的管理理念

2022/06/30
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衡量一个像RISC-V这样的开源社区成功与否,可以是会员数、产品发货量或其成员公司产生的收入。但同样重要的是社区内批准的规范数量。这一点很重要,因为规范构成了成员技术进步、与开发者的接触以及未来采用相关技术的基础。

乘着2021年的发展势头,RISC-V International上周在德国纽伦堡举行的Embedded World上推出了一系列新规范,包括今年早些时候刚刚批准的一对规范。

去年,RISC-V设法批准了一系列16个新规范。其中包括向量、标量加密和hypervisor规范,所有这些都被认为对AI和机器学习的RISC-V应用至关重要。

在纽伦堡,该组织发布了其2022年的前两个批准的规范,还有两个正在筹备中。RISC-V International的CTO Mark Himelstein认为这一发展意义重大。

Himelstein于2020年6月加入RISC-V,他是一位在硬件软件方面都有经验的行业资深人士,是一个执行力很强的人。“2019年,我们制定了一些了ISA规范,批准了它们。2020年,我们什么都没做。然后他们把我找来,让我开始执行。”

众多的公司利益以及工程野心,都在RISC-V International内部发生的技术活动中体现出来。管理像RISC-V这样一个快速增长的开源社区,并不是一个简单的工作。当不同的利益发生冲突时,停滞不前就会成为一种威胁。

Himelstein说,在选择开发和推进哪些规范时,关键是“不要把大海煮沸,而是把事情分成小的、可管理的大块……分而治之”。他说,关键是要“快速地把东西推出来,让会员们开始用起来”。理想情况下,会员不应该进行“自定义扩展”。

回顾过去,Himelstein承认,“在过去,我们没有这样做”。

Himelstern指出,例如,关于向量的规范“花了6年时间”。“如果我们从一开始就以分而治之的心态来做,它就会小得多。我们会打下基础,然后随着时间的推移进行补充。”

新规范

RISC-V International在2022年批准的两个规范是E-trace和RISC-V SBI(Supervisor Binary Interface)。Himelstern指出,它们实际上在嵌入式和数据中心服务器/云服务器中都很有用。

该组织称,E-Trace定义了“一种使用分支追踪的高效处理器追踪方法”。Himelstein解释说,通过使用JTAG或类似的接口,E-Trace允许检查寄存器、内存和缓存,实现单步指令,这在“调试和故障排除”中至关重要。“这些都是你在调试接口中期待的东西。”

另一方面,RISC-V对SBI的规范是“hypervisor和操作系统级软件之间的接口”,Himelstein说。创建一个抽象是很重要的,这样开发人员就不必到处复制软件。但它也对安全至关重要,因为“你不希望更高层次的软件能接触到像启动代码或旧BIOS这样的东西”。换句话说,“你希望他们通过API来获取这些东西”。

另外两个即将推出的规范是RISC-V的Zmmul纯乘法扩展和RISC-V UEFI(Unified Extensible Firmware Interface)。

Zmmul纯乘法扩展是需要乘法运算而不需要除法运算的低成本实现。这是RISC-V响应一些开源社区成员要求的一个典型例子。Himelstein解释说,2019年,RISC-V开发了涵盖乘法和除法功能的规范。“然后嵌入式的人说不想要除法。它在芯片上占用了太多的空间,太耗电了,他们只想要乘法。在嵌入式领域,他们不运行通用计算,而且可以不通过除法来编译它。”所以,RISC-V为嵌入式的人创造了一个只做乘法的扩展。

同时,UEFI规范是为了在RISC-V平台上实现现有的UEFI标准。根据RISC-V的说法,UEFI将操作系统与固件连接起来,在某些应用中,它可以取代BIOS(basic input-output system)软件。Himelstein将UEFI描述为“另一个类似SBI的东西”。他说:“这是行业内的一个标准,我们已经与上游项目合作,使其具体化。”

自己动手

所有这些新的规范和扩展是开源社区进步的标志。但仍有一个问题。

两个新批准的RISC-V规范似乎都相当基本。据推测,它们是开发者在RISC-V上必须具备的元素。如果没有RISC-V的支持,他们在没有的情况下都是怎么做呢?

Himelstein解释说:“你会在很多情况下看到这种现象。人们在等待RISC-V介入并创建一个标准时,其实在自己动手。RISC-V的一个奇迹是,当RISC-V还没有准备好做什么的时候,我们允许开发者去定制。他们开发自己的定制版本。”

他补充说,一旦RISC-V制定了新的规范,开发者可以采用该标准,也可以不采用。

RISC-V的理念

标准组织的传统运作方式是,成员提交提案,然后由委员会对单一标准进行审查和投票。成员们倾向于回避分裂的解决方案,将这种尝试视为企业急于将其专有的解决方案作为事实上的行业标准而进行的下等策略。在一个标准达成一致并公布之前,该行业可能会发现自己在原地踏步。

相比之下,RISC-V采取了一种更灵活的、可允许、可迭代的和非绝对化的方法。

Himelstein承认RISC-V并不是每个规范都能准备好,他说:“我们接受这个现实。如果人们找不到自己需要的东西,就鼓励他们自己开发。”通过这种方式,“RISC-V不像其他地方,你必须等着”,直到规范确定下来。

简言之,开源社区的哲学是对设计灵活性的承诺。如果该组织还没有得到一些成员需要的解决方案,它可以让他们推出自己的解决方案。如果市面上有许多不同的规范,“在实践中,我们认可这些选择”。

Himelstein说,以RISC-V的半精度浮点IEEE标准为例,“我们去年就这么做了。但人们也希望我们做另一个叫BFP( Brain Floaing Point)16的标准,这是一种在计算机内存中占用16位的计算机数字格式。我们不能同时做这两件事,因为我们只是没有足够的人员带宽。我们没有足够的架构师,也没有足够的编写测试的人。”

结果,“我们告诉他们,如果你想在2021年做bfloat 16,你必须定制一个指令。而且我们保证会去做的。”

过程如何运作

RISC-V是灵活的,但这并不意味着什么都可以。该组织审查了不同的建议。“作为一个社区,我们对修改后的版本达成一致。有时它与别人所做的非常相似,但有时又不同。”

RISC-V International有一个I/O内存映射器接口,称为IOMMU(input/output memory management unit)。Himelstein说,IOMMU有5个规范。委员会与成员一起工作,将这5个变成了一个。

但是,如果供应商A反对RISC-V的决定,宁愿坚持自己的规范,会发生什么?Himelstein认为没有问题,这就是RISC-V哲学的一部分。

Himelstein说,虽然RISC-V是开源的,共享发展,但使用RISC-V制造差异化的产品,赚取利润仍然很重要。“我们都是为了支持经济的发展”。

Himelstein认为,RISC-V内部的灵活性孕育着创新。他说,RISC-V的设计灵活性使它成为“研究领域的宠儿”。

软件人员

Himelstein的工程生涯浓缩了他所知道的、所学到的以及在RISC-V可以利用的技能。

Himelstein在MIPS的早期工作过,也在Sun Microsystems工作过。在MIPS,他作为一个软件人员在ISA工作,帮助定义MIPS处理器芯片的早期版本。在Sun公司负责Solaris,一个专有的Unix操作系统。

Himelstein说:“RISC-V选择一个软件人员作为CTO是有原因的。ISA很重要,但它只是一个组成部分。”在他看来,更重要的是建立一个成员可以盈利的软件生态系统。“我认为自己是做这件事的合适人选,因为我既有软件经验又有硬件经验。”

此外,他带来的团队技能应该能帮助他把RISC-V变成一个可扩展的组织。

他回忆说,在运行Solaris时,“只有500人向我报告,但Sun公司周围有2500人对Solaris做出了贡献”。在那个角色中,他承认了一些错误,所有这些错误都将转化为未来的教训。

当Himelstein来到RISC-V时,有15个工作组,现在这个数字已经达到66个,年底会向80个迈进。他说,重要的是要记住,“我不管理这些小组中的任何一个。它们都是由成员推动的”。他作为CTO的工作是“确保人们互相交流,保持一致,遵循目标,并将管理落实到位。”

Himelstein表示,进入RISC-V的最大惊喜就是“它比我预期的要多得多。我并没有真正了解到这有多大。它简直是一个巨无霸。它是不可阻挡的,巨大的。它很优雅。”

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