2026 年热门芯片：CUDA 瞄准 RISC-V – 作者：Chester Lam

CUDA 是 GPU 计算领域的巨头，其中包括机器学习应用程序。到目前为止，CUDA 支持 x86-64 和 aarch64 CPU。现在，Nvidia 正在考虑将 CUDA 支持扩展到 RISC-V。这一举措为 RISC-V CPU 提供 GPU 计算能力打开了大门。 Nvidia 的演讲重点关注 RISC-V CPU 与 CUDA 配合使用必须满足的要求。基本上，他们想要服务器级的 CPU 和平台。 Nvidia 首先需要 RVA23 CPU，并遵守 RISC-V 的服务器 SoC 和服务器平台规范。这些规范包括 RAS（可靠性、可用性和可服务性）功能、专用安全处理器和其他基线功能。这些规范满足了 Nvidia 对服务器级的大部分期望。 Nvidia 还有一些超出上面列出的 RISC-V 配置文件或平台规范的要求，因为他们发现如果没有这些功能，就很难使 CUDA 软件正常工作。他们不希望出现最低公分母问题，即他们无法使用性能增强扩展，因为他们无法保证它们将在支持这些扩展的硬件上运行。从 Nvidia 的角度来看，这将迫使他们发布低效的代码。 Nvidia 以向量扩展为例，因为预测支持可以让他们避免分支。 ACPI 是一个更困难的要求。 ACPI 可让软件发现硬件的功能，并可用于电源、性能和热管理。 Nvidia 的软件团队并不满意，因为当他们开始移植 CUDA 时，RISC-V 硬件没有 ACPI，但这种情况已经得到解决。 2025 年，UEFI 论坛添加了 RISC-V ACPI 支持。 RISC-V BRS（启动和运行时服务）规范于去年获得批准，其中包括 ACPI。然后，Nvidia 需要 PCIe 一致性。 Nvidia 提出了一个内存排序问题，即 CPU 已写入数据，但该数据位于缓存中。如果 CUDA 启动 DMA 请求以将该数据复制到 GPU，则 DMA 引擎可能会从 DRAM 读取数据并错过 CPU 端缓存中的修改数据。当从 GPU 复制结果时，在 DMA 引擎将数据写入 DRAM 后，CPU 可能会从其缓存中读取过时的数据。如果系统不具备 PCIe 一致性，软件必须显式地使缓存失效以避免出现这种情况。将缓存失效处理到 CUDA 堆栈中会很困难，Nvidia 认为 PCIe 一致性是服务器 CPU 中的标准功能。 RISC-V 的服务器 SoC 规范建议硬件实现缓存一致性，但 Nvidia 希望得到保证。 Nvidia 还希望硬件能够支持点对点 PCIe 通信。如果没有此功能，两个设备之间复制的缓冲区将必须通过 CPU 内存，这会降低性能并增加复杂性，因为它需要额外的同步信号。不幸的是，英伟达没有详细讨论所有要求。他们指出，他们的目标是达到一定的性能水平，整个列表不超过两页。这是一个悬而未决的问题，它是像两个大字体的双倍行距页面，还是两个允许开放笔记考试的笔记页（学生将创造性地填写尽可能多的信息）。除了在 RISC-V CPU 上运行 CUDA 之外，Nvidia 还简要介绍了 NVLink Fusion 的要求。 NVLink Fusion 允许其他公司在其芯片上实施 Nvidia 的 NVLink IP，让他们将 Nvidia 的 NVLink C2C 链路与他们选择的定制 CPU 结合使用。假设的产品将像 Nvidia 的 GB10 一样工作，它使用 NVLink C2C 将 Mediatek 的 CPU 芯片与 Nvidia GPU 连接起来。 Nvidia 当然希望客户也使用 Nvidia 的 CPU。但如果客户想要连接定制 CPU 或其他加速器，Nvidia 仍然希望他们使用他们的 NVLink IP。定制 CPU 可以是 RISC-V CPU。 NVLink Fusion 的要求包括 CUDA 的所有要求，以及支持 DOCA 和 NCCL 等软件框架所需的任何要求。要求还包括与 Nvidia 建立密切的合作伙伴关系，这听起来像是理所当然的。集成 IP 可能是一项复杂的工作，可能需要像联发科技与 Nvidia 在 GB10 方面的合作那样密切合作。 RISC-V 的软件生态系统在赶上 x86-64 和 aarch64 之前还有一段距离。 Nvidia 将 CUDA 引入 RISC-V 世界的努力是一项充满希望的发展。不幸的是，这些努力并不一定意味着您可以将 Nvidia GPU 连接到 RISC-V 系统并使用 CUDA 进行破解。绝大多数现有 RISC-V 硬件都无法满足 Nvidia 的要求。事实上，如果任何 RISC-V 消费类硬件在不久的将来满足这些要求，我会感到惊讶。 ACPI 是一个明显的症结所在，对于供应商来说似乎很难解决。在 aarch64 世界中，ACPI 支持充其量是不稳定的，尽管它已经成为标准多年了。 2025 年批准的 RISC-V 标准可能需要几年时间才能获得广泛支持，如果不是的话