Ara：一款基于 22 nm FD-SOI、支持多精度浮点、可扩展且高能效的 1 GHz+ RISC-V 向量处理器
硬件体系结构
2022-07-20 v3
摘要
在本文中，我们介绍 Ara，一款基于 RISC-V 向量扩展 0.5 草案、采用 GlobalFoundries 22FDX FD-SOI 工艺实现的 64 位向量处理器。Ara 的微架构是可扩展的，因为它由一组相同的 lane 组成，每个 lane 包含处理器向量寄存器文件与功能单元的一部分。在十六个 lane 上运行 256 x 256 双精度矩阵乘法时，其 FPU 利用率高达 97%。Ara 在典型角(TT/0.80V/25 oC)下运行频率超过 1 GHz，实现高达 33 DP-GFLOPS 的性能。在能效方面，相同条件下 Ara 高达 41 DP-GFLOPS/W，略优于文献中类似的向量处理器。对一系列不同矩阵与向量大小的数个可向量化线性代数计算核的分析，揭示了向量处理器的性能限制与瓶颈，并指出了即便对于向量架构对可用 FPU 利用次优的小矩阵尺寸，仍保持高能效的方向。
引用
@article{arxiv.1906.00478,
title = {Ara: A 1 GHz+ Scalable and Energy-Efficient RISC-V Vector Processor with Multi-Precision Floating Point Support in 22 nm FD-SOI},
author = {Matheus Cavalcante and Fabian Schuiki and Florian Zaruba and Michael Schaffner and Luca Benini},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.00478},
year = {2022}
}
备注
13 pages. Accepted for publication in IEEE Transactions on Very Large Scale Integration Systems