Ushindi wa RISC-V na AI

Kuibuka kwa RISC-V kama Usanifu wa Kompyuta Asilia wa AI

Umaarufu wa hivi karibuni wa DeepSeek umesababisha mabadiliko makubwa katika sekta ya AI, na athari zake zinaenea zaidi ya uwanja wa akili bandia. Sekta ya semiconductor, haswa, imezingatia. Wakati wa Mwaka Mpya wa Kichina, Chuo cha DAMO cha Alibaba Xuantie kilitangaza urekebishaji wake wa mfumo wa kunereka wa DeepSeek-R1, ikionyesha kasi kubwa ya usanifu mpya wa seti ya maagizo ya chanzo huria, RISC-V, katika uwanja wa AI.

Katika Mkutano wa hivi karibuni wa Xuantie RISC-V Ecosystem, habari za kusisimua ziliibuka: RISC-V imepata mafanikio katika kompyuta ya utendaji wa juu na AI. Xuantie C930, CPU ya kwanza ya kiwango cha seva kutoka Chuo cha DAMO, imepangwa kuanza kutolewa mwezi ujao. Nguvu yake ya kompyuta ya AI iliyoimarishwa kwa kiasi kikubwa inaharakisha uenezaji wa mfumo ikolojia wa RISC-V wa ‘utendaji wa juu + AI’.

Je, usanifu wa kompyuta wa chanzo huria RISC-V unaweza kuwa mshirika bora kwa AI ya chanzo huria?

Mabadiliko ya Mfumo wa AI Yachochea Ubunifu katika Usanifu wa Kompyuta

Mtaalamu mwenye uzoefu katika sekta ya chip alielezea kuwa athari za DeepSeek hazionekani tu katika duru za AI bali pia ndani ya sekta ya chip. DeepSeek, kupitia muundo wake ulioboreshwa sana, imepunguza sana gharama za mafunzo na utambuzi wa miundo mikubwa ya lugha. Mabadiliko haya yamebadilisha sana usawa uliopo wa nguvu ya kompyuta, kumbukumbu, na muunganisho, na kuunda fursa muhimu za mafanikio katika usanifu wa kompyuta.

Kijadi, miundo mikubwa ya AI, kutokana na mahitaji yao makubwa ya kompyuta na kumbukumbu, ilikuwa inafaa zaidi kwa kupelekwa kwenye wingu badala ya vifaa vya pembeni. Hata hivyo, kuwasili kwa DeepSeek kumechangamoto utegemezi huu kwa nguvu kubwa ya kompyuta. Kwa kupunguza gharama za mafunzo na utambuzi, inaweka njia kwa miundo mikubwa kuhama kutoka kwenye wingu hadi pembeni.

Hasa, mahitaji ya chini ya hesabu ya DeepSeek hufanya upelekaji wa mashine moja uwezekane, ikiboresha utangamano wake na vifaa vya pembeni na vya mwisho. Kadiri AI inavyotafuta kupenya tasnia na matukio mbalimbali, hitaji la kuhama kutoka kwenye wingu hadi pembeni linazidi kuwa muhimu. Mabadiliko haya ni muhimu ili kukidhi mahitaji mbalimbali kama vile usalama wa data, ubinafsishaji wa kibinafsi, na upelekaji wa kibinafsi.

Inaonekana kwamba, kwa kupitishwa kwa teknolojia ya DeepSeek, mazingira ya chip za AI yatabadilika. Kutoka kwa kompyuta kubwa sambamba inayotegemea miundombinu ya wingu, chip za AI zinabadilika kuelekea miundo mbalimbali, yenye ufanisi, na yenye nguvu ndogo inayoweza kufanya kazi kwa kujitegemea kwenye vifaa vya pembeni.

Hii imewafanya wengi katika sekta hii kutafakari: usanifu gani wa kompyuta unafaa zaidi kwa AI?

GPU, zenye uwezo wao wa usindikaji sambamba, huenda isiwe suluhisho pekee. Kompyuta ya mfululizo (kompyuta ya madhumuni ya jumla) pia inaibuka kama msingi unaofaa kwa hesabu ya AI. Uzoefu wa tasnia unaonyesha kuwa DeepSeek inaonyesha utangamano mzuri na mifumo mbalimbali ya kompyuta. Uwezo wake wa kupelekwa kwa haraka na kufanya utambuzi mzuri kwenye CPU umeleta CPU tena kwenye uangalizi. Ikilinganishwa na GPU maalum, CPU hutoa faida ya utofauti, kurahisisha upangaji, kupunguza kwa kiasi kikubwa mahitaji ya nguvu ya kompyuta, na faida za kompyuta ya aina moja.

Miongoni mwa CPU, nyota inayoinuka, RISC-V, inavutia umakini mkubwa.

Wakati wa Mwaka Mpya wa Kichina, Chuo cha DAMO kilirekebisha mfumo wa kunereka wa DeepSeek-R1 kwenye chip inayoendeshwa na kichakataji cha RISC-V Xuantie C920. Mchakato mzima ulichukua saa moja tu, ikionyesha uzoefu wa haraka na usio na mshono. Hii inaashiria kuwa miundo ya mfululizo wa DeepSeek inaweza kupelekwa vizuri na kuendeshwa kwenye anuwai kamili ya majukwaa ya Xuantie CPU na vifaa vingine vya mwisho vya AI vilivyo na chip za usanifu wa RISC-V.

Umuhimu wa RISC-V unatokana na sababu kadhaa. Kwanza, kama usanifu mpya wa seti ya maagizo, inajitofautisha na miundo iliyofungwa au ya leseni ya kulipia ya x86 na ARM kwa kukumbatia mbinu ya chanzo huria. Roho hii ya chanzo huria inalingana na AI. Asili yake ya wazi imevutia ushiriki wa zaidi ya kampuni 1,000 ulimwenguni, ikikuza ukuaji wa haraka katika mfumo wake wa ikolojia, kutoka kwa muundo wa vifaa hadi minyororo ya zana za programu. Kulingana na RISC-V International Foundation, zaidi ya bidhaa 80 tofauti za chip za RISC-V tayari zimeingia sokoni.

Pili, RISC-V inatoa unyumbufu na uimara wa ajabu. Inaruhusu watengenezaji kubinafsisha seti ya maagizo kulingana na mahitaji maalum. Asili ya msimu wa seti yake ya maagizo huwezesha ubinafsishaji kwa matukio tofauti ya matumizi, kiwango cha unyumbufu kisicho na kifani na usanifu wa jadi.

Kitaalam, RISC-V pia inafaa kwa aina mpya za kompyuta za AI. Kiendelezi chake cha vekta (V-extension) kinaweza kushughulikia kwa ufanisi shughuli kubwa sambamba, kukidhi mahitaji ya ufanisi wa hesabu ya AI. Usanifu wazi wa RISC-V unaweza kufanya kazi kwa ushirikiano na moduli za kuongeza kasi ya vifaa ili kuongeza ufanisi wa utekelezaji wa kazi za AI. Kupitia ujumuishaji wa kina na algoriti za AI, usanifu wa RISC-V unaweza kutumika kubuni vitengo maalum vya kuongeza kasi ya vifaa, kuboresha utendaji kwa miundo maalum ya AI.

Kwa hivyo, wataalamu wengi wenye uzoefu katika sekta ya chip wanatarajia kwamba RISC-V itakuwa usanifu asilia wa kompyuta wa enzi ya AI.

Katika Mkutano wa tatu wa Xuantie RISC-V Ecosystem ulioandaliwa na Chuo cha DAMO cha Alibaba, matarajio haya hatimaye yalitimia.

CPU ya Kwanza ya Kiwango cha Seva ya Xuantie Imewekwa kwa Uwasilishaji: Muunganisho wa Utendaji wa Juu na AI

Katika mkutano huo, Ni Guangnan, msomi wa Chuo cha Uhandisi cha China, alisema, “Chanzo huria RISC-V sio tu uvumbuzi wa kiteknolojia bali pia mabadiliko ya kimataifa ambayo yataathiri mustakabali wa usanifu wa kompyuta.” Kama usanifu wa seti ya maagizo ya chip ‘aliyezaliwa chanzo huria,’ RISC-V imeonyesha utendaji wa ajabu katika mzunguko huu wa sekta ya semiconductor. Imeharakisha maendeleo yake kutoka kwa mifumo iliyopachikwa hadi matukio changamano kama vile kompyuta ya utendaji wa juu, ikitoa chaguo jipya kwa nguvu ya kompyuta ya AI.

Miongoni mwa viwango 25 vilivyoidhinishwa na RISC-V International Foundation mwaka wa 2024, zaidi ya nusu vinahusiana na utendaji wa juu au AI. Lu Dai, Mwenyekiti wa Bodi ya Wakurugenzi wa RISC-V International Foundation, alisema katika mkutano huo kuwa moja ya maendeleo ya kusisimua zaidi katika seti ya maagizo ya RISC-V ni Matrix extension, ambayo itasukuma RISC-V kuwa nguvu kubwa katika uwanja wa AI.

Inatabiriwa kuwa ifikapo 2030, sehemu ya soko ya jumla ya RISC-V itafikia 20%, na sehemu yake katika viharakishaji vya AI inaweza kuzidi 50%.

Katika mkutano huo, Chuo cha DAMO kilifunua kichakataji chake cha kizazi kijacho, na kichakataji cha kwanza cha kiwango cha seva, C930.

C930 inafikia alama ya utendaji wa kompyuta ya madhumuni ya jumla ya 15/GHz katika jaribio la alama la SPECint2006. Hii inaashiria nini? Msomi Ni Guangnan alidokeza kuwa ili RISC-V iingie kweli katika soko la kompyuta ya utendaji wa juu, lazima ifikie alama ya utendaji wa juu inayozidi 15 katika jaribio la programu la SPECint 2006. Kwa hivyo, C930 inawakilisha hatua muhimu kwa RISC-V.

Zaidi ya hayo, C930 ina injini mbili: 512-bit RVV1.0 na 8 TOPS Matrix. Hii inaunganisha nguvu ya kompyuta ya utendaji wa juu wa madhumuni ya jumla na nguvu ya kompyuta ya AI kiasili. Pia hutoa kiolesura cha kiendelezi cha DSA wazi ili kusaidia mahitaji zaidi ya vipengele.

Wakati huo huo, Chuo cha DAMO kilifichua mipango yake ya maendeleo kwa wanachama wapya wa familia ya kichakataji cha Xuantie, ikijumuisha C908X, R908A, na XL200, ikiendelea kubadilika katika mwelekeo kama vile kuongeza kasi ya AI, matumizi ya magari, na muunganisho wa kasi ya juu. Hasa, C908X imewekwa kama kichakataji cha kwanza cha AI cha Xuantie, kinachounga mkono kiendelezi cha vekta cha 4096-bit ultra-long data bit width RVV1.0. R908A inalenga mahitaji ya juu ya kuegemea ya chip za kiwango cha magari. XL200 itatoa muunganisho mkubwa zaidi, wa utendaji wa juu wa nguzo nyingi.

Ili kukamilisha uwezo wa vichakataji vya Xuantie, Chuo cha DAMO pia kimezindua SDK tatu za Xuantie kulingana na mifumo mitatu mikuu ya uendeshaji: Linux, Android, na RTOS. SDK hizi zinaunganisha kikamilifu uwezo wa programu uliokusanywa wa Xuantie kwa miaka mingi, zikiwapa tasnia kwa njia kamili zaidi, rahisi, na thabiti. Miongoni mwao, Xuantie Linux SDK inatoa seti tajiri ya mifumo ndogo, ikijumuisha Hypervisor virtualization, CoVE security framework, Xuantie AI framework, na maktaba za waendeshaji wa utendaji wa juu, kuwezesha maendeleo ya RISC-V katika matukio ya utendaji wa juu na AI.

Wakati wa kuendeleza teknolojia za vifaa na programu za utendaji wa juu, Xuantie pia inaendesha kikamilifu uvumbuzi shirikishi kati ya washirika wa tasnia ya juu na chini, ikiharakisha uenezaji wa mfumo ikolojia wa RISC-V wa ‘utendaji wa juu + AI’.

Kujitolea kwa Alibaba: RISC-V Xuantie Inaongoza Jumuiya ya Kimataifa ya Chanzo Huria

Kwa wale wasiojua Xuantie, hapa kuna utangulizi mfupi.

Mnamo 2018, Alibaba ilianzisha chapa ya Xuantie, ikizingatia mwelekeo wa RISC-V. Mwaka mmoja baadaye, kichakataji cha kwanza, C910, kiliibuka kama kichakataji chenye nguvu zaidi cha RISC-V wakati huo. Tangu wakati huo, Xuantie imekuwa kiongozi katika mfumo ikolojia wa kimataifa wa RISC-V na mmoja wa wachangiaji wakubwa wa China katika jumuiya ya kimataifa ya chanzo huria. Kwa sasa inashikilia nafasi za mwenyekiti au makamu mwenyekiti katika kamati ya kiufundi ya msingi na zaidi ya kamati ndogo 10 za kiufundi, ikikuza kikamilifu usanifishaji wa teknolojia zinazohusiana na AI.

Tangu 2019, Xuantie imezindua vichakataji 13 vya RISC-V, vinavyofunika matukio mbalimbali kama vile utendaji wa juu, ufanisi wa juu wa nishati, na matumizi ya chini ya nishati. Hizi ni pamoja na:

• C Series (Computing): Kimsingi inalenga seva za hali ya juu, kompyuta ya hali ya juu ya pembeni, na IPC za kiwango cha viwanda/watumiaji.
• E Series (Embedded): Hutumika zaidi katika MPU za hali ya juu na MCU mbalimbali.
• R Series (Reliability & Realtime): Inalenga SSD za hali ya juu, mawasiliano, udhibiti wa hali ya juu wa viwanda, magari, na matukio mengine.
• XT-Link: IP ya muunganisho wa nguzo nyingi za CPU.

Hadi sasa, usafirishaji wa kichakataji cha Xuantie umezidi vitengo bilioni 4, na kuifanya kuwa mojawapo ya mfululizo wa bidhaa za kichakataji zenye ushawishi mkubwa na zinazoongoza sokoni katika uwanja wa ndani wa RISC-V.

Katika maendeleo yake yote, Xuantie imesukuma mipaka ya utendaji wa RISC-V, ikijitahidi kwa utendaji wa juu zaidi. Wakati huo huo, imekumbatia AI kikamilifu, ikilenga kuanzisha RISC-V kama usanifu asilia wa kompyuta wa AI.

Katika kiwango cha teknolojia ya usanifu wa seti ya maagizo, ikitumia uwazi na unyumbufu bora wa usanifu wa RISC-V, Xuantie kwa muda mrefu imebinafsisha viendelezi vya seti ya maagizo kwa matumizi ya AI. Seti yake ya maagizo ya kiendelezi cha Matrix iliyopendekezwa na uboreshaji wa opereta msingi wa GEMM kwa miundo mikubwa inaweza kuharakisha utambuzi na mafunzo ya AI, ikiboresha ufanisi wa nishati wa AI kwenye vifaa vya pembeni.

Kwa upande wa vichakataji, Xuantie C907 ilikuwa ya kwanza kutekeleza kiendelezi cha Matrix, ikifikia kasi ya 15x ikilinganishwa na suluhisho za jadi. C920 iliyoboreshwa inasaidia teknolojia za Vector 1.0 na Vector Crypto, ikiboresha utendaji wa GEMM kwa zaidi ya 7x na utendaji wa opereta ya Transformer kwa zaidi ya 17x. Kichakataji cha hivi karibuni, C930, kina injini mbili za vekta na matrix, kikiweka kama mshirika anayeaminika kwa miundo mikubwa ya AI kwenye vifaa vya pembeni.

Katika kiwango cha safu ya programu, Xuantie imeunda jukwaa la programu na vifaa vya AI la RISC-V la mwisho hadi mwisho. Jukwaa hili linawapa watengenezaji wa chip miundombinu ya kompyuta ya AI ya madhumuni ya jumla, yenye ufanisi, ikitengeneza muundo wa bomba unaoelekezwa kwa mahitaji ya biashara, ikiwezesha kweli uboreshaji rahisi na wa kina kutoka kwa muundo wa vifaa vya msingi hadi minyororo ya zana za programu za safu ya juu. Jukwaa hili limetumika kwa bidhaa za mwisho kama vile kadi za usimbaji video za wingu, visanduku vya kompyuta vya AI, na kompyuta ndogo za RISC-V.

Mbali na teknolojia yake yenyewe, timu ya Chuo cha DAMO RISC-V imeshirikisha washirika wa tasnia ya juu na chini ili kuimarisha mfumo ikolojia wa ‘utendaji wa juu + AI’ wa RISC-V.

Katika mkutano wa mwaka jana, kompyuta ndogo ya chanzo huria ya RISC-V ‘Ruyi BOOK Jia Chen Edition’ ilionekana kwa mshangao, ikionyesha uendeshaji thabiti na laini wa programu kubwa za kibiashara. Mwaka huu, Taasisi ya Programu, Chuo cha Sayansi cha China, ilianzisha zaidi ‘Ruyi BOOK Yi Si Edition,’ roboti zenye akili, Kompyuta za AI, na matumizi mengine ya utendaji wa juu ya RISC-V.

Miongoni mwao, mfano wa Kompyuta ya AI kulingana na C920 imefanikiwa kuendesha miundo ya chanzo huria kama vile Llama, Qwen, na DeepSeek, ikisaidia matumizi ya AI kama vile wasaidizi wa kibinafsi wa AI, programu ya AI, na utambuzi wa kuona. Hii inaonyesha ‘mnyororo kamili wa AI wa chanzo huria’ kutoka kwa usanifu wa vifaa vya chanzo huria hadi mifumo ya uendeshaji ya chanzo huria na miundo ya AI ya chanzo huria, huku pia ikipunguza matumizi ya nishati ya kitengo cha kompyuta kwa 30%.

Zaidi ya hayo, Xuantie imeshirikiana na washirika kujenga suluhisho za vitendo kama vile suluhisho za kodeki za video za RISC-V na suluhisho za kompyuta za mezani za wingu. Ili kusaidia matumizi katika tasnia zaidi, Xuantie pia imepeleka nguvu ya kompyuta ya RISC-V katika Kompyuta za moja kwa moja, AI ya udhibiti wa viwanda, roboti, na nyanja zingine.

Msomi Ni Guangnan alisema kuwa uwekezaji na uvumbuzi wa vitendo wa Xuantie ni nguvu muhimu za kuendesha maendeleo ya afya ya mfumo ikolojia wa RISC-V.

Mustakabali wa Chanzo Huria

Mafanikio ya DeepSeek ni ushuhuda wa nguvu ya chanzo huria. Usanifu wa seti ya maagizo ya chanzo huria RISC-V, tangu kuanzishwa kwake zaidi ya muongo mmoja uliopita, umeandika njia tofauti ya maendeleo kutoka kwa x86 iliyofungwa na miundo ya ARM iliyo na leseni. Imewasilisha tasnia na fursa ya kubuni usanifu kwa njia fupi na wazi zaidi, ikipata kutambuliwa zaidi.

Inaibuka kama mgombea bora wa usanifu asilia wa enzi ya AI. Kwa upande mmoja, RISC-V, ikiwa na kujitolea kwake kwa uwazi na mageuzi endelevu, inaweza kuendana na mabadiliko ya haraka katika AI. Kwa upande mwingine, uwezo mkubwa wa RISC-V unaruhusu kuendana na mifumo ikolojia iliyopo ya usanifu kupitia uwekaji na urekebishaji, huku pia ikitumika kama usanifu asilia kusaidia matukio yanayoibuka.

Kama Guo Songliu, mkuu wa RISC-V katika Taasisi ya Programu, Chuo cha Sayansi cha China, alivyosema: “Safu ya programu ya AI bado inabadilika haraka. Kama usanifu wa seti ya maagizo unaonyumbulika na wazi zaidi kati ya usanifu tatu kuu, RISC-V bila shaka ndio unaofaa zaidi kwa kasi ya uvumbuzi wa kiteknolojia katika enzi ya AI.”