基于昆明湖 V2 的进迭时空第三代 RISC-V 处理器核 X200 将应用于下一代云计算领域芯片,预计于 2027 年正式量产面市。
继 X60(应用于 K1 芯片)、X100(应用于 K3 芯片)一次性成功量产后,进迭时空第三代高性能 RISC-V 处理器核 X200 正式完成研发。相比 X100,最新一代 X200 在单核性能、向量计算、访存系统、多核互联、虚拟化、安全与 RAS 等方面继续提升,单核性能达到 16 分/GHz@SPEC2006 Int。
面向云计算领域:进迭时空第三代高性能 RISC-V 处理器核 X200 研发完成,性能大幅跃升
昆明湖 V2 与进迭时空 X200
昆明湖是第三代香山开源处理器核,其第二个正式版本昆明湖 V2 是全球首批完全支持 RVA23 profile、单核性能最高的开源处理器核,实测单核性能达到 SPEC2006 16.5 分/GHz。此外,昆明湖 V2 还初步支持了 RAS(Reliability、Availability、Serviceability)等服务器级处理器特性。
进迭时空 X200 在昆明湖 V2 的基础上,针对 Agent 计算机(Agent Computer)、迷你 AI 超算(Personal AI Supercomputer)、具身机器人、云计算等场景进行了针对性优化和 PPA 调优,SPEC2006 Int 性能达到 16 分/GHz,单核频率可达 3.3GHz。相比进迭时空上一代处理器核 X100,X200 的单位性能提升 100% 以上。主要特性包括:
? 支持最新的 Profile RVA23.1 标准 ? 最高支持 4x256b 的向量计算 ? 支持 NVFP4、MXFP4 等 AI 常用的浮点数据格式 ? 支持整系统 Hypervisor、机密计算与安全抗攻击能力 ? 单簇至多 12 核互联,单芯片可支持 128 核以上互联 ? 支持簇内 3 层 Cache 结构,且簇内 Cache 最大可支持 32M ? 面向服务器场景进行 PPA 平衡设计 ? 针对 Agent 场景优化
香山开源基础设施
X200 将昆明湖 V2 作为其架构基础仅是冰山水面上的部分,真正支撑它走向可量产状态的,更在于香山开源生态中一整套围绕功能验证、性能调试与分析、架构探索三大目标构建的基础设施。这些开源工具链保障了昆明湖 V2 的 PPA 可验证性,为 X200 的二次开发提供强大助力。
差分验证框架 DiffTest
昆明湖 V2 的功能验证主要基于差分验证框架 DiffTest 开展。DiffTest 把 RTL(DUT)与参考模型(REF)放到同一条执行链上,在线比较架构状态。一旦出现偏差,系统就能在体系结构层面直接定位出错位置。
为了更好地发挥 DiffTest 框架的潜力,我们还配套开发了 NEMU 与 LightSSS。NEMU 是一高效的 ISA 参考模拟器,能作为参考模型,对处理器的行为进行校验;LightSSS 是一种基于内存的轻量级仿真快照机制,在错误发生后可以自动回滚到出错前的状态,有效提高了错误定位的效率。
多维度的性能调试与分析工具
为了加快性能评估,香山实现了基于 SimPoint 的性能采样与分析流程。有了这一流程,昆明湖 V2 能够在数十小时内完成完整的 SPEC CPU 2006 性能评估。为了进一步加速仿真速度,香山还实现了一个高性能的 RTL 仿真工具 GSIM,在单线程下与 verilator 相比具有数十倍加速比。
同时,为了进行全面的性能分析,香山实现了多种类、多维度的性能分析工具。昆明湖 V2 中实现了 Accumulate、Histogram、Rolling 三类性能计数器,为采集到的性能数据提供不同维度的分析视角。基于这些性能计数器,昆明湖 V2 实现了完整的 Topdown 性能评估,从而能够将性能事件拆成更具体的流水线、缓存、访存和分支事件,以便性能进一步调优。
这些工具为处理器设计中的性能探索与验证提供了坚实保障,同时也极大加速了针对特定场景的性能优化过程。
与 RTL 对齐的模拟器 XS-GEM5
XS-GEM5 是基于开源 gem5 构建的模拟器,并与 XS-RTL 做了细粒度校准。与 RTL 相同,XS-GEM5 同样完整支持上述的功能与性能分析工具。
XS-GEM5 能够有效加速性能探索流程。对于一个性能特性,在 RTL 上实现比在模拟器上实现通常要困难得多。使用 XS-GEM5,就能快速实现这些性能特性,得到初步性能数据,为 RTL 开发提供一定参考。
X200 量产计划
目前,X200 处理器已经达到可量产状态,进迭时空将在 2027 年推出搭载 X200 的量产芯片,让高性能 RISC-V 芯片进入 AI 计算机、Agent 计算机、迷你 AI 超算、具身机器人等高价值应用场景。
