GMP 库开发者发文批评 RISC-V “性能太拉跨”

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作者: 罗奇奇
2021-12-07 06:27:00

GMP 库开发者 Torbjörn Granlund 发文批评开源的 RISC-V 指令集架构存在严重的性能问题,言辞非常激烈,称“设计一个伟大的 ISA (指令集架构) 是非常困难且伟大的,但设计类似于 RISC-V 这样的东西是微不足道的,一名普通的计算机科学专业的学生可以在一个学期的课程项目中设计出比 RISC-V 更好的指令集。”

GMP 库全称 The GNU Multiple Precision Arithmetic Library(GNU 多精度运算库),其维护者 Torbjörn Granlund 在执行关键内部循环的 GMP 组装时发现:出于 RISC-V 独特的弱指令集(RISC 精简指令集),它执行任何运算任务都需要更多的指令 —— 比任何一个流行的现代指令集都要多。

以带进位的双字整数相加为例,RISC-V 的指令如下:

	add	t0, a4, a6	// 添加低位
	sltu	t6, t0, a4	// 低位相加计算进位
	add	t1, a5, a7	// 添加高位
	sltu	t2, t1, a5	// 高位相加计算进位
	add	t4, t1, t6	// 将进位加到次低位
	sltu	t3, t4, t1	// 进位相加计算进位
	add	t6, t2, t3	// 所有位相加,然后输出结果

而相同的操作在 64 位 ARM 架构的指令:

	adds	x12, x6, x10
	adcs	x13, x7, x11

在 64位 x86 架构的指令

	add	%r8, %rax
	adc	%r9, %rdx

RISC-V 执行 GMP 的任意宽位加法(wide-addition)都需要 2 到 3 倍的指令,且每 64 位的结果字(result word)从1个周期变成了3个周期(关键路径 add->sltu->add )。

Torbjörn 表示RISC-V 或多或少有点像稀释版的 30 年前的 Alpha ISA ,但 Alpha 的计算路径是有道理的,因为当时有晶体管预算,而 RISC-V 作为一个现代指令集,应当解决这种运算性能下降 3 倍的问题:“为什么不提供一个像样的指令集呢?”

在文章的结尾,Torbjörn 还强调了自己对本文提及或未提及的任何计算机体系结构没有经济或其他利益相关,批评 RISC-V 存粹是因为它的性能太差,本人对开源 ISA 指令集是非常支持的。”事实上,RISC-V 的 ISA 过于简单且碎片化是一个老问题,性能问题也导致它目前大部分的应用场景是嵌入式。但作为一款年轻的指令集架构,它正在汇集社区的力量不断地在优化,或许我们需要给它一些时间。

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本篇精彩评论
公说公里,婆说婆理。
从他的专业角度来说,他说的一点没错。
问题是,从芯片设计者角度呢?生态创建、通用、发展角度呢?
有的问题不是不愿不想甚至不能,而是你能否找到一个合理的路径到达?

其实理论上很好的理想芯片指令集,可以类似 IL 或者 java 中间字节的。
但是你复杂和功能强大的指令集,人家芯片如何设计呢?
RISC-V现在受众是谁?

很多人手上有几百万能钱生钱的不在少数,问题是,你哪有第一通金呢?

其实 ARM 当年也是一样啊。赶上了陷入生态死角的 x86 才做大做强的。
哪怕到今天,ARM 携移动端的胜利之势,也才只能浅窥PC端,还在遥望服务器。

今天 RISC-V 想要在 Svr PC Mo 端,几乎没有可能有优势。
唯一有相当大有机会弯道超车的地方恰恰是物联网。
而类似单片机类的处理器,性能很重要,但是不是第一位的。
如果搞了复杂指令集,性能是提高了,但是,芯片设计复杂,通用性差,功耗大,真的对 RISC-V 指令集的发展真的有利吗?
性能再好能胜过 x86 Arm ?为何要在别人已经无敌的方面去主动用自己弱点碰别人吃饭的家伙呢?

相反,如果有当一日,物联网已经极大普级和发展,RISC-V 又在物联网中如日中天。
那么他进一步扩展,进取 移动端、桌面端、服务器端 的野心几乎是必然的。

理科生要多读点历史,看看上下五千年,多少能人异士,明明有天下之能,却总是倒在了乱世开局吧!
生态的竞争有类似,“大道归一”。
2021-12-07 09:47
24
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这人洋洋洒洒写了一堆,最后已经进入玄学阶段。。。
2021-12-07 11:25
7
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我和 jason-he 是相同看法,写到最后进入了玄学阶段。

我来指出那句话的问题啊

读历史没有错,但是上下五千年和 RISC-V 有半毛钱关系吗?RISC-V 是 2010 年伯克利搞出来的,别说5千年,连 Java 年龄都比它厂。

再来后面的 “能人异士、乱世开局” 扯这个和主题有关系吗? 你当是打手游开局一条龙升级全靠吞?

最后那句话一样的问题 “大道归一” 什么道?哪个一? 和主题以及 RISC-V 有什么关系。
2021-12-07 17:38
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龙芯用的不是Risc V架构。
2021-12-07 09:13
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用longarch
2021-12-07 10:04
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