【学术科研】“香山”入选2022年度国际体系结构领域12项精选工作(IEEE Micro Top Picks)

  2023年1月,中国科学院计算技术研究所“香山”开源高性能处理器核团队论文《Towards Developing High Performance RISC-V Processors Using Agile Methodology》被评为2022年度IEEE Micro遴选的12篇精选论文(Top Picks)之一。近期,该论文的专刊版本在IEEE Micro期刊体系结构精选会议论文专刊(Top Picks from the 2022 Computer Architecture Conferences)正式发表,进一步介绍了“香山”开源项目的最新进展及其未来的潜在长期影响力。本次获评Top Picks奖项的论文最先发表于2022年第55届IEEE/ACM国际微架构研讨会(MICRO),主要介绍了团队围绕“香山”开源高性能RISC-V处理器核开展的处理器芯片敏捷开发研究工作。

“香山”IEEE Micro Top Picks专刊论文封面
  IEEE Micro Top Picks奖项由当年全球计算机体系结构四大顶级会议(ASPLOS/HPCA/ISCA/MICRO)上发表的约300篇论文作者提交申请,并由评选委员会从中遴选对未来计算机体系结构方向有潜力产生深远影响的12篇亮点论文。该奖项自2003年首次评选,此前20年间中国仅有一项成果入选,即计算所团队发表于2014年ASPLOS会议上的神经网络加速器“DianNao”(“寒武纪”系列深度学习处理器的前期工作)。2022年度共有130篇论文提交申请,创历年申请记录,其中12篇论文获评Top Picks,另有12篇论文获得提名奖。计算所这篇介绍“香山”工作的论文以高分入选,8位评审人一致给予好评(5位打出最高分、3位打出次高分)。
  “香山”处理器团队在开源芯片方向深耕多年,观察到开源硬件与硬件敏捷开发方法近年来受到了学术界与工业界越来越多的关注,但要在工业界广泛应用仍面临两大挑战:一方面,敏捷开发方法尚未经过工业级高性能处理器的检验;另一方面,虽然设计阶段越来越敏捷,但占芯片开发投入超过2/3的验证环节仍然是一个难题。本次Top Picks获奖论文创新性地提出了基于规则的敏捷验证方法、基于系统快照的敏捷仿真调试方法等多种新方法,并自研17个工具形成一个具有国际先进性的芯片敏捷开发平台“MinJie”,支撑了开源高性能RISC-V处理器核“香山”的开发,得到了工业级高性能处理器的检验,是中国科学院计算技术研究所一贯的“科研重工业”类型研究的最新成果。论文通过第三方Artifact Evaluation评估流程获得了全部三个徽章(Available, Functional, Reproduced),证明了论文相关数据的可复现性。
处理器芯片敏捷开发平台“MinJie”及相关开发工具
“香山”处理器芯片设计
  中国科学院计算技术研究所“香山”开源高性能处理器团队持续开展开源芯片与处理器敏捷开发方法研究,相关代码仓库在全球最大的开源项目托管平台GitHub获得超过3700个星标(Star),形成490多个分支(Fork),成为国际上最受关注的开源硬件项目之一。此外,“香山”已经得到一批国内外企业的积极支持,多家企业联合发起开源芯片创新联合体,围绕“香山”进一步联合开发、形成示范应用,加速“香山”处理器的技术演进与应用落地,形成独具特色的“香山”开源芯片生态,得到学术界和产业界的广泛关注。
  学术影响方面,2022年10月,“香山”处理器团队研究论文首次在国际顶级学术会议MICRO 2022发表,截至目前已在IEEE官网下载超过1600次,在同届会议论文中排名前列,该论文后续被进一步评选为2022年计算机体系结构领域精选会议论文。2023年3月,关于“香山”微结构设计与实现的封面论文在《计算机研究与发展》发表,同时,关于“香山”处理器与敏捷开发平台的培训教程(Tutorial)在体系结构领域顶级学术会议ASPLOS 2023同期同地举办,“香山”首次面对面走上国际学术舞台,向国外同行介绍项目愿景、技术进展与落地实践情况。2023年6月,国际计算机体系结构研讨会(ISCA 2023)召开,“香山”首次成为学术界顶级会议论文的实验平台,包括瑞士洛桑联邦理工学院Babak Falsafi教授团队的工作“非精确存储异常”、美国俄亥俄州立大学Radu Teodorescu教授团队和南方科技大学张殷乾教授团队的工作“TEESec”在内,至少两项研究工作基于“香山”处理器完成了其设计与实验评估。2023年7月,关于“香山”处理器敏捷功能验证流程的论文被《计算机科学技术学报(英文版)》(Journal of Computer Science and Technology)接收为亮点文章,同时,第二期关于“香山”处理器与敏捷开发平台的培训教程(Tutorial)提案也被体系结构领域顶级学术会议MICRO接收,并将于2023年10月底在加拿大多伦多与MICRO 2023会议同期同地举行。
第二代“香山”亮相中关村论坛高端芯片展区
  产业落地方面,为了加速香山的技术演进和应用落地,加快RISC-V生态建设,2021年北京市与中国科学院达成战略合作,发挥北京市应用牵引和芯片定义的优势,组织产业界成立北京开源芯片研究院,创新“产学研”协同模式。2022年8月,中国科学院计算技术研究所与北京开源芯片研究院、腾讯、阿里、中兴通讯、中科创达、算能等形成联合研发团队,开展第三代“香山”(昆明湖)处理器的联合开发,这也是国际上首次基于开源模式的处理器芯片联合开发实践。2023年5月,中关村论坛“RISC-V开源处理器芯片生态发展论坛”在北京中关村国家自主创新示范区展示中心成功举办,正式发布第二代“香山”(南湖)开源高性能RISC-V处理器核,并交付首批用户。多家初创企业基于“香山”开发其芯片产品,如芯辰科技基于第二代“香山”研发出“高性能异构SoC智能计算平台”,该平台包含了第二代“香山”双核CPU,并集成了GPU、人工智能NPU以及其他丰富的计算加速单元,可广泛应用于工业、能源、医疗、汽车和机器人领域,标志着“香山”产业化落地进入新阶段。