LingRui ZhiXin da China avança para a tape-out do CPU RISC-V P100

De acordo com pt.wedoany.com-Em 10 de julho, a Shanghai LingRui ZhiXin Computing Technology Co., Ltd., da China, anunciou uma nova fase do seu plano de desenvolvimento de processadores, que avançará para a tape-out do núcleo de CPU RISC-V de alto desempenho P100, a validação do chip e o desenvolvimento de CPUs para agentes inteligentes, além de continuar a aperfeiçoar a arquitetura de computação nativa de IA. O âmbito da investigação e desenvolvimento abrange núcleos de CPU, chips, processadores de domínio reforçado e adaptação de software de sistema, com aplicações-alvo que incluem centros de dados de inteligência artificial, computação em nuvem, computação de borda, inteligência incorporada e condução autónoma.

O P100 é um núcleo de CPU RISC-V de alto desempenho desenvolvido pela LingRui ZhiXin para servidores e tarefas de computação de alta concorrência. Este núcleo utiliza um pipeline superescalar fora de ordem, ultraprofundo e ultralargo, capaz de escalonar múltiplas instruções simultaneamente e ajustar a ordem de execução com base nas dependências das instruções, reduzindo os ciclos ociosos do processador devido à espera por dados. O P100 também suporta a tecnologia dinâmica de multithreading simultâneo, permitindo que um único núcleo de CPU execute até 4 threads de hardware e alterne entre diferentes modos de thread conforme a carga de trabalho. Quando vários threads são executados simultaneamente, o processador pode enviar instruções de diferentes tarefas para unidades de execução ociosas, melhorando a utilização dos recursos computacionais internos do núcleo.

Atualmente, o desempenho divulgado do P100 é de mais de 20/GHz em SPECint2006 para um único núcleo. Este valor é utilizado para medir o desempenho de computação de inteiros e é normalizado pela frequência de operação, mas a frequência de trabalho final do chip P100, o número de núcleos, a capacidade da cache e o processo de fabrico ainda não foram divulgados.

O P100 também está equipado com design de fiabilidade, disponibilidade e manutenibilidade de nível de servidor, incluindo deteção de erros, isolamento de erros e recuperação de núcleos. Quando ocorrem erros de computação local, anomalias na cache ou falhas em unidades de execução parciais dentro do processador, o mecanismo RAS precisa de identificar a localização da falha, impedir que os dados errados se propaguem para outros módulos e manter, tanto quanto possível, a operação de outros núcleos e threads. Os processadores de centros de dados geralmente precisam de funcionar continuamente por longos períodos; uma falha temporária num único nó de computação pode afetar a inferência de modelos, bases de dados e serviços em nuvem em execução. Portanto, além do desempenho computacional, o núcleo também precisa de estar equipado com verificação de máquina, relatórios de erros e ligações de controlo de recuperação. A LingRui ZhiXin já executou anteriormente o sistema operativo Linux em plataformas protótipo FPGA e plataformas de simulação de hardware, e o trabalho atual de I&D passará da verificação funcional do núcleo para a implementação do chip físico.

Antes da tape-out, a equipa de I&D precisa de concluir o design lógico, a verificação funcional, a convergência temporal, a análise de consumo de energia, o layout físico e a verificação de fabricabilidade. O P100 suporta execução fora de ordem e concorrência de 4 threads; o escalonador de instruções, a unidade de renomeação de registos, as portas de execução e o sistema de cache no núcleo precisam de lidar com mais instruções em trânsito, e a escala de verificação também aumentará. Após o design entrar na fabricação de wafers, a equipa ainda precisa de realizar testes de inicialização, testes de conformidade do conjunto de instruções, adaptação do sistema operativo, testes de desempenho e verificação de estabilidade a longo prazo nas amostras, confirmando que as funções no ambiente FPGA e de simulação podem funcionar corretamente no silício real.

Os produtos de processador baseados no P100 não entregam apenas um núcleo de CPU. A LingRui ZhiXin também desenvolverá chips e processadores de domínio reforçado em torno do núcleo, combinando o núcleo de computação de uso geral com aceleração de IA, movimentação de dados, controlo de interface e módulos de segurança. O esquema de chips permite que diferentes módulos funcionais sejam projetados e fabricados separadamente e depois encapsulados no mesmo sistema de processador através de interconexão de alta velocidade; os clientes também podem incorporar o núcleo P100 em diferentes tipos de sistemas em chip através de licenciamento de IP, desenvolvimento conjunto ou desenvolvimento personalizado. Esta rota técnica requer a construção simultânea de compiladores, firmware, suporte ao kernel Linux, drivers e ferramentas de otimização de desempenho, para evitar que, após a conclusão do chip, este não possa entrar em sistemas de negócios reais devido a uma adaptação de software insuficiente.

A arquitetura de computação nativa de IA é outra parte desta ronda de I&D. Além de executar modelos grandes, os sistemas de agentes inteligentes também precisam de executar frequentemente decomposição de tarefas, chamadas de ferramentas, leitura de dados, controlo de fluxo e concorrência de múltiplos programas. Esses trabalhos gerarão interações contínuas entre a CPU, aceleradores de IA, memória e dispositivos de entrada/saída. A LingRui ZhiXin planeia lidar com a coordenação entre computação de uso geral e tarefas de IA no nível da microarquitetura, permitindo que a CPU não apenas assuma a gestão do sistema, mas também participe no escalonamento de tarefas de agentes inteligentes, pré-processamento de dados e computação intensiva em controlo.

O financiamento para esta ronda de I&D provém de uma nova rodada de financiamento de várias centenas de milhões de yuans concluída pela LingRui ZhiXin, com a participação de instituições como a Zhangjiang Hi-Tech da China, a CAS Star da China, a Oriental Fortune Capital da China, a Chengwei Capital da China, a Shixi Capital da China e a Biren Technology da China. Os fundos serão usados principalmente para a verificação da tape-out do P100, o desenvolvimento de CPUs para agentes inteligentes, a investigação e desenvolvimento da arquitetura de computação convergente e a expansão da equipa técnica. O montante específico do financiamento e a proporção das contribuições de cada parte não foram divulgados.

Atualmente, o P100 já concluiu a verificação de operação em plataformas FPGA e de simulação. O próximo passo será a tape-out e os testes pós-silício. O número de núcleos do processador baseado no P100, o esquema de encapsulamento do chip, o momento da primeira tape-out, o processo de fabricação de wafers e o ponto de produção em massa ainda não foram divulgados.