IBM开源Power架构指令集，欲在RISC-V生态成熟前抢占市场_风闻

TechEdge科技边界-2019-08-27 23:07

2019-08-27

Power架构在高性能计算领域一直拥有相当重要的地位，然而市场参与者太少，基本上就是IBM自己在玩，虽然在不少技术特性方面可和英特尔一较高下，但巧妇难为无米之炊，截至目前为止，其在相关市场的占有率也不过在1%左右。

过去Power架构一直是由OpenPower基金会在推动，提供类似Arm架构的授权方式，在收费方面一直也都比Arm架构低，但因为应用冷门，且缺乏广泛的软件支持，市场应用者少之又少，而其近年在中国市场的耕耘也被其他如RISC-V等声量更大的开放架构所掩盖，为了避免进一步被边缘化，IBM也决定跟随RISC-V以及MIPS的脚步，开放其指令集。

过去Power架构的指令集是开放查阅与参考的，但如果要实际使用到产品上，仍然需要向OpenPower基金会进行授权，并且支付版税。

而这次所谓的开放，就是要效法RISC-V，在指令集层级的使用方面完全免除版税的支出。另一方面，为了强调Power架构在周边IP的完整性，同时让指令集授权可以更快速转换成可商用落地产品，除了开放原始码的Power架构之外，IBM 还将提供多种其它技术，包括 Power架构的软核实现（softcore implementation）、与架构无关的开放式相干加速处理器接口（OpenCAPI）、以开放式内存接口（OMI）的参考设计。

随着IBM向OpenPOWER基金会提供了POWER架构许可，开发者可藉此确保在 Power 上运行的软硬件的协同定义，鼓励他们构建新的硬件、藉助领先的企业功能来处理数据密集型工作负载、为 AI 和混合云创建新的软件应用程序、并获得独特的硬件优势。

据官方说法，IBM已经为开源社群贡献了一个新开发的软核，并将其安装在Xilinx FPGA上运行。这一软核实现也在前不久的北美OpenPOWER峰会上得到展示。此外，OpenCAPI 和 OMI 技术也有助于最大化处理器和连接设备之间的内存带宽，对于克服 AI 等新兴工作负载的性能瓶颈至关重要。

如果使用了Power架构，基本上IBM也把设计Power架构处理器的一切资源或参考设计都开放给芯片开发者，这包含了高速缓存、分支预测和推测执行引擎、硬件控制器、中断逻辑、权限管理、存储器管理单元、互连、时钟和电功率调节器等，开发者可以从这些套件为基础再去定制自己的处理器产品，这种开放意义也会更大更好。

毕竟，中小型规模的芯片设计业者很难有足够的资源从指令集去开发出一款复杂的处理器架构。

同时，这也是和RISC-V进行区隔的有力策略，目前RISC-V基本上都被用来实现简单的低功耗计算架构，尚没有任何复杂高性能架构的商用化成功案例。而Power架构一直以来都在高性能计算领域耕耘，即便市占不高，但拥有的生态资源也不是RISC-V所能相提并论。

虽然占优势，但IBM不想只守在高性能计算领域，而是希望能够打入更广大的嵌入式计算领域，以成熟完整架构为基础进行的授权形式，能带给业者更好的商用化能力。

另外，在这边也需要澄清一下，OpenPower基金会虽然过去也强调是针对Power架构推动开放的计算生态，但实际上，过去他们的开放式集中在固件和软件系统，处理器的指令集架构并没有包含在内。通过与Linux基金会的合作，在硬件与软件生态同步推动，意欲摘下RISC-V刚萌发的嫩芽。

前不久阿里巴巴旗下的平头哥发布了基于RISC-V的高性能IP玄铁910，说高性能是相对的，毕竟RISC-V还没有类似的设计，该架构可以达到16核配置，并运行在2.5GHz的时钟频率下，但与IBM现有的Power9或即将推出的Power10相较之下，可就小巫见大巫了，一来基于RISC-V的高性能计算从来没有进入过相关生态，二来即便是玄铁910，不用说性能还远远还达不到IBM过去长久经营的超算等级架构，就连和基于Arm架构的高性能计算设计相较之下，也还有不小的距离。

过去IBM在中国进行的架构授权合作，截至目前为止仍没有任何成效出现，比如说2016年和中晟宏芯合作的Power8芯片架构授权，仍然没有产品出现，而即便IBM已经让步到同意让中晟宏芯以国产安全模块取代IBM原有的安全模块设计，但该产品仍不见落地。

当然，目前Power架构的指令集开源还有不少需要进行的工作，比如说Power架构的底层并没有完全开放，而即便IBM已经把一款高端CPU所需要的设计资源和架构知识都已经释放出来，但是对业界而言仍然如有字天书一般，没有经过一段时间的消化吸收，仍难被落实到产品甚至市场中，就好比AMD授权Zen架构给海光公司，该公司也推出了Dhyana服务器芯片，但实际上该公司几乎是把Epyc的设计完全搬到该公司的产品上，几乎没有任何更动，连既有的服务器操作系统都直接把Dhyana芯片认做Epyc。这也代表了，即便有了架构开发者的原厂支持，并拥有完全定制的权限，能不能做出产品，仍取决于开发者的技术层次是不是已经足够理解该架构。

诚然，RISC-V目前气势强大，但商用脚步仍仅限小规模低能耗产品，IBM在此时推出开放指令集授权方式，截击的意味极重，但考虑到目前RISC-V已经聚集了Google、高通、NVIDIA、三星、WD等一线半导体大厂，背后潜藏的研发能量极为庞大，若再慢一步，恐怕不久之后就连高性能计算也可能被RISC-V所取代，而这也是IBM决定在MIPS之后，跳进开放指令集架构处理器授权市场中的最大原因。

至于最被关心的贸易战高科技禁令方面，如果仅仅是使用指令集，那么基于该指令集的自行开发架构是不会受到任何影响的，这点RISC-V也一样，但问题是，总线或其他周边IP却未必能够躲过，如果缺了这部分的搭配设计，光凭免费的开源指令集，能否打造出自有处理器，这才是值得怀疑的一点。另一方面，如果使用的自有的设计，那也代表生态可能要重新建立，恐怕就无法沿用来自IBM的强大超算生态基础。