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2021年北京“最美科技工作者”包云岗:为解决芯片技术难题提供开源新思路

发布日期: 2021-11-17

6月22日,包云岗团队推出的“香山”开源高性能RISC-V处理器公开,团队有个小愿望——希望“香山”能存活30年。 

这是中国科学院计算技术研究所副所长、中国科学院大学教授包云岗关于我国开源芯片领域的又一个大动作。近年来,包云岗带领团队以开创性的思路研究开源芯片,向建立国家开源芯片自主生态体系的目标努力奔跑。 

日前,北京市委宣传部、北京市科协等部门首次联合开展北京最美科技工作者学习宣传活动,包云岗被遴选为2021年北京“最美科技工作者”。 

如何突破我国芯片设计的难题,包云岗关注到了开源芯片。开源,就是开放源代码,任何人都可以得到芯片设计的源代码,加以修改学习。“借助开源工具链和开源IP,也许能像开发App一样开发芯片。”包云岗说。

2015年,包云岗将一篇阐述“可编程架构”理念的论文发表在顶会ASPLOS上,产生了想“再往前一步”将理念“流片”的想法。遍寻解决方案,他找到了RISC-V。

RISC-V是2011年加州大学伯克利分校发布的一种开放指令集,并很快藉此建立起一个开源的软硬件生态系统。相比其他已有指令集,RISC-V的特点鲜明:志在做一款不隶属于任何公司的指令集,开源开放,全球开发者可以共享共治。

2017年11月底,包云岗综合国内外的情况撰写评论文章《关于RISC-V成为印度国家指令集的一些看法》,发表于《中国计算机学会通讯》。文章受到网信办、工信部高度重视,两部门专门组织闭门会议就该主题邀请其本人在内的国内企业界与学术界约20位专家进行研讨,最终促成中国开放指令生态(RISC-V)联盟的成立。该联盟旨在推动建立世界共享的开源芯片生态,包云岗担任联盟秘书长。

“这套开源指令系统有望成为计算机芯片与系统创新的基石。”包云岗说,一般而言,设计一款芯片往往需要巨额的研发费用和大量研发人员,制约着芯片产业发展。我国处理器设计人才数量仅为美国1/20,加快人才培养速度已迫在眉睫。而开源芯片则有望将芯片设计门槛降低几个数量级,并吸引更多的从业人员。

关注芯片设计领域人才缺口的包云岗,也不断探索着科教融合的芯片人才培养新思路。他在中国科学院大学启动“一生一芯”计划——让本科生设计处理器并完成流片。包云岗带领教学团队指导 5位国科大本科生已完成一款64位RISC-V处理器COOSCA的设计,并基于中芯国际110nm工艺完成流片,成功运行Linux操作系统,实现国内首次本科生能带着自己设计的处理器芯片毕业。

而“香山”处理器团队正是人才培养的成果。据包云岗介绍,2020年6月11日,香山在GitHub上建立了代码仓库。团队在1年的时间里,共有25位同学和老师参与了香山的开发,提交了3296次代码,总行数5万余行,具有400多个文档。如今,这其中就有首期“一生一芯”计划的5位同学。

与此同时,包云岗带领团队研制国际领先的FPGA云平台,相关成果发表于2019年度国际计算机教育旗舰会议(ACM SIGCSE),是该会议创办50年来国内发表的第四篇论文。自2018年以来,自研FPGA云平台已累计服务400余位国科大本科生。2020年疫情期间,FPGA云平台保障分散在全国各地的128位国科大本科生开展计算机硬件实验,支持师生上万次访问、上千小时实验,使国科大成为在疫情期间世界范围内极少数依然能开展计算机处理器硬件实验教学的学校。

此外,包云岗积极参与社会服务,为“抢救”和保护中国计算机事业发展过程中的珍贵历史物件作出贡献。担任中国计算机学会(CCF)理事、普及工作委员会主任期间,包云岗推动首届“CCF中国计算机历史记忆”认定工作。

他组织成立了由李国杰院士、刘韵洁院士等6位资深专家组成的首届认定委员会,并带领工作小组在认定委员会的指导下完成首批5件珍贵历史计算机,包括国防科大银河1号、计算所757向量机、西北工大第一台机载计算机等,为“抢救”和保护中国计算机事业发展过程中的珍贵历史物件作出了一份贡献。(来源:科技日报)

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