電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）在AI技術(shù)向千行百業(yè)加速滲透、算力需求呈現(xiàn)多元化與碎片化特征的當(dāng)下，領(lǐng)域?qū)Ｓ眉軜?gòu)（DSA）已成為突破通用計算瓶頸的關(guān)鍵路徑。然而，高門檻、長周期等痛點(diǎn)，嚴(yán)重制約了DSA的規(guī)?；涞?。在此背景下，隼瞻科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼CTO姚彥斌在RISC-V×AI生態(tài)大會暨ArchitStudio用戶大會上發(fā)表《全面解碼ArchitStudio：基于DSA方法論的行業(yè)革新》主題演講，系統(tǒng)性拆解核心技術(shù)體系，為行業(yè)揭示了一套“全流程自動化”的處理器設(shè)計革新方案，正推動整個行業(yè)的設(shè)計模式實(shí)現(xiàn)根本性轉(zhuǎn)變。
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DSA的黃金時代和落地痛點(diǎn)

姚彥斌以《A New Golden Age for Computer Architecture》論文為引展開了話題，這篇論文闡述了DSA的發(fā)展?jié)撃芗敖o行業(yè)帶來的機(jī)遇。論文認(rèn)為，DSA是一種為特定領(lǐng)域可編程且通常是圖靈完整的架構(gòu)，專門針對特定應(yīng)用程序類別進(jìn)行定制。從這個意義上說，DSA與專用集成電路（ASIC）存在差異：后者通常用于單一功能，代碼極少變更；而DSA可實(shí)現(xiàn)更優(yōu)性能，核心原因在于其更貼近應(yīng)用程序需求——既能構(gòu)建針對特定應(yīng)用的并行程序，又能更高效地利用內(nèi)存層級架構(gòu)。DSA的典型例子包括圖形處理單元（GPU）、用于深度學(xué)習(xí)的張量處理器（TPU）以及用于通信領(lǐng)域的數(shù)字信號處理器（DSP）。
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這些優(yōu)勢讓我們正迎來DSA發(fā)展的黃金時代。
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不過，設(shè)計人員也必須認(rèn)識到當(dāng)前DSA落地面臨的難題。姚彥斌以端側(cè)AI應(yīng)用為例具體剖析了這些挑戰(zhàn)，包括：
- 端側(cè)AI應(yīng)用場景豐富多樣：語音識別、圖像識別、視頻分析、自然語言處理等場景碎片化，需求呈現(xiàn)多元化特征；
- AI模型種類繁多且持續(xù)演進(jìn)：CNN、RNN、Transformer、輕量化模型等新模型層出不窮，架構(gòu)復(fù)雜度不斷提升；
- 新數(shù)據(jù)類型和算子不斷涌現(xiàn)：低比特整型、FP8等對硬件的可編程性和擴(kuò)展性提出了更高要求；- 硬件資源受限是核心挑戰(zhàn)：存在功耗限制、面積約束，且對實(shí)時性要求較高。
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對此，他總結(jié)道：“AI應(yīng)用的多樣性以及對算力需求的持續(xù)增長，與端側(cè)芯片在功耗、面積上的約束形成永恒矛盾；同時，處理器瀑布式的長周期開發(fā)模式與DSA的敏捷快速迭代需求相悖，這是限制DSA處理器落地的根本障礙?！?br /> ?
為幫助行業(yè)破解這些難題，隼瞻科技推出了自研產(chǎn)品——DSA處理器敏捷開發(fā)平臺ArchitStudio。該平臺實(shí)現(xiàn)了需求“左移”和方案“右移”，為DSA處理器設(shè)計提供了一種敏捷開發(fā)方法。
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ArchitStudio：DSA處理器的“一站式”智能設(shè)計工廠

ArchitStudio是隼瞻科技在第五屆RISC-V中國峰會發(fā)布的重磅產(chǎn)品，也是該公司“2+N”平臺戰(zhàn)略的重要一環(huán)。其核心使命是將復(fù)雜、冗長且充滿不確定性的DSA處理器設(shè)計流程，轉(zhuǎn)化為高度自動化、智能化的敏捷開發(fā)體驗，集成了隼瞻科技在處理器架構(gòu)、自動化工具鏈領(lǐng)域的深厚積累。
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該平臺的第一大優(yōu)勢是界面友好，可為設(shè)計人員提供流暢的交互流程與豐富的可視化操作，支持“樂高”式積木搭建專用處理器；第二大優(yōu)勢是語言專業(yè)，采用與程序員廣泛使用的C語言近似的語法，兼具高層抽象與微架構(gòu)細(xì)節(jié)表達(dá)能力，可靈活支撐AI、通信、工業(yè)控制等各類領(lǐng)域?qū)Ｓ锰幚砥鞯陌葱铇?gòu)建；第三大優(yōu)勢是極致效率，能夠?qū)崿F(xiàn)分鐘級生成完整交付包，提供PPA（性能、功耗、面積）預(yù)估與瓶頸分析，助力架構(gòu)級敏捷迭代，同時支持MHz級時序精準(zhǔn)仿真，加速驗證迭代優(yōu)化；第四大優(yōu)勢是全棧閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)了“定義即交付”，打通了從架構(gòu)創(chuàng)新到硬件落地的最后一公里。
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完整的ArchitStudio包含四大核心組件：高度智能化的DSA架構(gòu)探索引擎Archit Analyzer、高度自由化的設(shè)計器Archit Designer及統(tǒng)一的語言編譯基礎(chǔ)設(shè)施Archit Compiler、“一鍵式”生成RISC-V定制處理器IP包（HDK/SDK）的Archit Generator。
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其中，Archit Analyzer配備豐富的分析引擎，從架構(gòu)、微架構(gòu)以及程序代碼三個維度提供宏觀到微觀的DSA設(shè)計指導(dǎo)，助力處理器架構(gòu)師精準(zhǔn)定位設(shè)計瓶頸與性能問題，優(yōu)化決策。該引擎提供處理器匯編指令的運(yùn)行信息，包括指令統(tǒng)計餅狀圖、指令細(xì)粒度分析、運(yùn)行周期數(shù)等，設(shè)計人員可依據(jù)Profiling結(jié)果判斷處理器運(yùn)行效率，借助多層次性能分析輸出輔助業(yè)務(wù)優(yōu)化。
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此外，Archit Analyzer可協(xié)助設(shè)計人員完成Pipeline Stall（流水線阻塞）分析，輔助算法優(yōu)化——通過剖析流水線阻塞點(diǎn)和指令覆蓋率，制定軟硬件協(xié)同定制指令優(yōu)化方案，顯著提升特定算法的執(zhí)行效率。同時，設(shè)計人員可借助該引擎結(jié)合算法行為特征與目標(biāo)工藝庫，構(gòu)建從指令級、模塊級到系統(tǒng)級的全層級功耗預(yù)測模型，精準(zhǔn)定位功耗熱點(diǎn)，將能效比優(yōu)化15%-30%。
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Archit Designer則是提供Core Editor與RISCAL Editor兩種設(shè)計入口。用戶可以像搭建樂高積木一樣，通過拖拽配置處理器核、擴(kuò)展協(xié)處理器、定義自定義指令，所見即所得。平臺同時集成了出色的C/C++ IDE，支持軟硬件協(xié)同開發(fā)與調(diào)試。
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Archit Compiler采用隼瞻自研的高級架構(gòu)描述語言“RISCAL”及對應(yīng)的編譯框架，能讓設(shè)計人員高效、精確地描述專用處理器的架構(gòu)意圖，并將其編譯為統(tǒng)一的中間表示（Wingsemi Intermediate Representation），為后續(xù)自動化流程奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。該編譯器構(gòu)建了覆蓋處理器微架構(gòu)參數(shù)（流水線深度、緩存容量、分支預(yù)測策略等）的高維設(shè)計空間，利用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)（DRL）算法探索性能（DMIPS/MHz）、面積（mm2）、功耗（mW）的PPA最優(yōu)解，開發(fā)效率較傳統(tǒng)模式大幅提升。借助該編譯器，設(shè)計人員可實(shí)現(xiàn)“所見即所得”的代碼及組件生成，將繁瑣的底層代碼設(shè)計編寫轉(zhuǎn)化為“樂高”式模塊搭建。
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Archit Generator能幫助設(shè)計人員“一鍵式”生成完整的、可直接投入使用的RISC-V定制處理器IP包（包含HDK硬件開發(fā)包和SDK軟件開發(fā)包）。其自動化生成引擎將傳統(tǒng)需要數(shù)月甚至數(shù)年的繁重手工編碼與集成工作縮短至數(shù)周，大幅降低人力投入，顯著提升項目交付效率與確定性。
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在ArchitStudio平臺中，除各類工具和編譯器外，高級處理器架構(gòu)描述語言RISCAL同樣占據(jù)重要地位。RISCAL的名稱包含“Retargetable”“RISC”和“CAL”三大核心內(nèi)涵：
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- “Retargetable”（可重定向）：秉持可重定向的設(shè)計哲學(xué)，能夠基于用戶需求快速迭代生成定制化指令集，精準(zhǔn)匹配細(xì)分場景的計算需求；
- “RISC”（精簡指令集）：以開放、開源的RISC-V架構(gòu)為根基，賦能領(lǐng)域特定指令集的敏捷定義與高效實(shí)現(xiàn)，讓DSA設(shè)計回歸開放與簡潔的本質(zhì)；
- “CAL”（語言驅(qū)動）：實(shí)現(xiàn)語言驅(qū)動的編譯器與硬件RTL同源共生，從指令定義到工具鏈生成無縫一致，徹底消除架構(gòu)與實(shí)現(xiàn)之間的語義鴻溝。
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因此，姚彥斌認(rèn)為，當(dāng)前端側(cè)AI規(guī)?；涞孛媾R算力適配不精準(zhǔn)、開發(fā)效率偏低、成本控制難度大三大核心挑戰(zhàn)，而RISC-V架構(gòu)的開源靈活特性與ArchitStudio平臺的自動化開發(fā)能力形成完美互補(bǔ)，構(gòu)建起“架構(gòu)+工具”的雙輪驅(qū)動模式，為破解端側(cè)AI落地難題提供了有效路徑。