远景研讨会 纪要，面向下一代计算的开源芯片与敏捷开发方法

远景研讨会(SIGARCH Visioning Workshop)纪要

面向下一代计算的开源芯片与敏捷开发方法

作者：包云岗

2019 年8 月

转自中国开放指令生态(RISC-V)联盟

概要

近年来，开源硬件与芯片敏捷开发备受关注。2019 年6月23日在美国凤凰城召开的国际计算机体系结构年会ISCA上举办了一场全天的远景研讨会（SIGARCH Visioning Workshop），专门研讨开源硬件（芯片）与敏捷开发。本文将解读这场研讨会上11 个学术报告，为读者呈现该方向的前沿动态。

本文分为16 部分，分别为：

• 一、开篇
• 二、远景研讨会（Visioning Workshop）
• 三、报告 1：图灵奖得主 Patterson 教授眼中的体系结构黄金时代
• 四、报告 2：面向 AI 和机器人的加速器设计
• 五、报告 3：来自 DARPA 的视角
• 六、报告 4：高效开源 EDA 工具链已在路上（OpenROAD
• 七、报告 5：中国的声音
• 八、报告 6：CHIPS 联盟与开源 UVM 验证框架
• 九、报告 7：硬件加速器设计与领域专用语言DSL
• 十、报告 8：高层次综合
• 十一、报告 9：英伟达的敏捷开发实践
• 十二、报告 10：支持硬件敏捷开发的新语言与生成器
• 十三、报告 11：端到端的形式化验证
• 十四、中国的挑战与机遇
• 十五、结语：2030 憧憬
• 十六、后记：IEEE MICRO 特刊

一、开篇

2019 年度国际计算机体系结构旗舰会议ISCA 于6 月在美国亚利桑那州凤凰城召开。6 月 23 日与 ISCA 一起举行的远景研讨会（SIGARCH Visioning Workshop）吸引了上百位听众。一方面是因为此次研讨会主题“面向下一代计算的敏捷开放硬件（AgileandOpen Hardware for Next-Generation Computing）”是当前体系结构研究领域的前沿热点，引起了很多人的关注；另一方面11位报告人中大牛云集，有图灵奖得主 David Patterson 教授，也有多位美国工程院院士加持，还有来自 MIT、Berkeley、Stanford、UCSD、Google、Nvidia、DARPA 等顶尖大学、企业和政府机构的专家（自己成了唯一的一位来自美国以外的报告人，多少有些势单力薄）。

全程听完了一天的报告，我的最大感触是开源硬件（芯片）在美国各界已经成为一种共识——从学术界、企业界到DARPA这样的政府机构，都在积极投入到开源芯片与芯片敏捷开发方向的研究中。早在 2016 年的首届 Architecture 2030 远景研讨会上，很多人就认为开源硬件将会是未来的大主题（Big Theme，如图1）。而在国内，很多人对开源硬件/芯片的理解还有些片面，只是认为“开源芯片=RISC-V”。

图 1. 2016 年远景研讨会上开源硬件便备受关注

实际上这个主题涵盖的内容很广。图2 列出了远景研讨会上报告内容，从中也可以看到包含了以 RISC-V 为代表的开源指令集与开源处理器核、开源 uncore IP、开源 EDA 工具链、更高抽象的硬件开发语言、敏捷开发工具、端到端形式化验证等......如果听了这一天的报告，相信会对开源芯片和敏捷开发有更深入的理解。本文分享一些报告片段，希望国内有更多人能参与一起构建开源芯片生态。

图 2. 2019 年远景研讨会内容涵盖多方面内容

二、远景研讨会（Visioning Workshop）

ACM SIGARCH 组织的远景研讨会（Visioning Workshop）是一个畅想未来体系结构发展趋势的学术研讨会。第一届在 2016 年的ISCA 上举办，当年的主题是《Architecture 2030》，UCSB 的谢源教授受邀做了题为*附件：《Technology-driven Architecture Innovation-Challenges and Opportunities》的报告。第二届是在多伦多举办的 ISCA 上，主题为《Trends in Machine Learning》，图灵奖得主 Yoshua Bengio 教授以及陈天奇、贾扬清两位博士均受邀报告人。

今年为第三届，主题是“Agile and Open Hardware for Next-Generation Computing”，一共有 11 个报告，以下是议程：

• David Patterson, UC Berkeley/Google, A New Golden Age for Computer Architecture [slides]
• Vivienne Sze, MIT, Domain-Specific Architectures for AI and Robotics: Opportunities and Challenges [slides]
• Serge Leef, DARPA, Automatic Implementation of Secure Silicon [slides]
• Andrew Kahng, UCSD, Bringing Design Technology and Architecture Closer Together: What Open Source Might Enable [slides]
• Yungang Bao, Chinese Academy of Sciences, The Four Steps to An open-Source Chip Design Ecosystem [slides]
• Richard Ho, Google, Building A Sustainable Open-Source Hardware Ecosystem [slides]
• Mark Horowitz, Stanford, AHA! – Agile HArdware [slides]
• Jason Cong, UCLA, Democratize Customizable Computing [slides]
• Brucek Khailany, NVIDIA, Machine-Learning-Assisted Agile VLSI Design for Machine Learning [slides]
• Borivoje Nikolić, UC Berkeley, Generating the Next Wave of Custom Chips [slides]
• Adam Chlipala, MIT, Strong Formal Verification Across a Hardware-Software Stack with RISC-V [slides]

图 3. 2019 年远景研讨会 11 位报告人

全文见附件：
*附件：远景研讨会(SIGARCH Visioning Workshop)纪要面向下一代计算的开源芯片与敏捷开发方法-包云岗.pdf