近日，科技界迎來了一項重大突破，全球首個實現(xiàn)處理器芯片軟硬件全自動設計的系統(tǒng)——“啟蒙”正式亮相。這一系統(tǒng)由中國科學院計算技術研究所處理器芯片全國重點實驗室與軟件研究所攜手打造，其創(chuàng)新之處在于能夠自動化完成從芯片硬件設計到基礎軟件配置的整個流程，且多項關鍵性能指標已達到人類專家級水平。
“啟蒙”系統(tǒng)的推出，標志著處理器芯片設計領域的一次深刻變革。傳統(tǒng)設計流程高度依賴于經(jīng)驗豐富的專家團隊，參與人數(shù)眾多，耗時長，成本高，且效率相對較低。然而，隨著人工智能、云計算和邊緣計算等新興技術的蓬勃發(fā)展，市場對專用處理器芯片及其基礎軟件的適配優(yōu)化需求急劇增加，傳統(tǒng)設計方式的局限性愈發(fā)凸顯。
“啟蒙”系統(tǒng)依托先進的人工智能技術，特別是大模型的應用，實現(xiàn)了CPU的自動化設計。這一系統(tǒng)不僅能夠自動生成CPU硬件設計，還能為芯片配備相應的操作系統(tǒng)、轉(zhuǎn)譯程序以及高性能算子庫等基礎軟件，從而大大簡化了設計流程。
在CPU自動設計方面，“啟蒙”系統(tǒng)已取得了顯著成果。利用該系統(tǒng)，國際首個全自動化設計的CPU芯片——“啟蒙1號”在短短5小時內(nèi)就完成了32位RISC-V CPU的全部前端設計。其性能達到了Intel 486的水平，邏輯門規(guī)模超過400萬個，并已成功完成流片。而“啟蒙1號”的升級版——“啟蒙2號”，作為國際首個全自動設計的超標量處理器核，性能進一步提升至ARM Cortex A53水平，邏輯門規(guī)模也擴大至1700萬個。
在基礎軟件方面，“啟蒙”系統(tǒng)同樣展現(xiàn)出了強大的自動化能力。它能夠自動生成定制優(yōu)化后的操作系統(tǒng)內(nèi)核配置，性能相比專家手工優(yōu)化提升了25.6%。該系統(tǒng)還能實現(xiàn)不同芯片和不同編程模型之間的自動程序轉(zhuǎn)譯，性能最高可達廠商手工優(yōu)化算子庫的2倍。同時，它還能自動生成高性能算子，如矩陣乘等，在RISC-V CPU和NVIDIA GPU上的性能分別提高了110%和15%以上。
“啟蒙”系統(tǒng)的問世，預示著處理器芯片軟硬件設計范式的轉(zhuǎn)變。它不僅極大地減少了人工參與，提高了設計效率，縮短了設計周期，更重要的是，它能夠針對特定應用場景需求實現(xiàn)快速定制化設計，靈活應對日益多樣化的芯片設計挑戰(zhàn)。這一創(chuàng)新成果無疑將為未來的芯片設計領域帶來深遠的影響。
