近日，科技界迎來了一項(xiàng)重大突破，全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)處理器芯片軟硬件全自動(dòng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)——“啟蒙”正式亮相。這一系統(tǒng)由中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所處理器芯片全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與軟件研究所攜手打造，其創(chuàng)新之處在于能夠自動(dòng)化完成從芯片硬件設(shè)計(jì)到基礎(chǔ)軟件配置的整個(gè)流程，且多項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)已達(dá)到人類專家級(jí)水平。

“啟蒙”系統(tǒng)的推出，標(biāo)志著處理器芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一次深刻變革。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程高度依賴于經(jīng)驗(yàn)豐富的專家團(tuán)隊(duì)，參與人數(shù)眾多，耗時(shí)長，成本高，且效率相對(duì)較低。然而，隨著人工智能、云計(jì)算和邊緣計(jì)算等新興技術(shù)的蓬勃發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)專用處理器芯片及其基礎(chǔ)軟件的適配優(yōu)化需求急劇增加，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的局限性愈發(fā)凸顯。

“啟蒙”系統(tǒng)依托先進(jìn)的人工智能技術(shù)，特別是大模型的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了CPU的自動(dòng)化設(shè)計(jì)。這一系統(tǒng)不僅能夠自動(dòng)生成CPU硬件設(shè)計(jì)，還能為芯片配備相應(yīng)的操作系統(tǒng)、轉(zhuǎn)譯程序以及高性能算子庫等基礎(chǔ)軟件，從而大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程。

在CPU自動(dòng)設(shè)計(jì)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(gè)全自動(dòng)化設(shè)計(jì)的CPU芯片——“啟蒙1號(hào)”在短短5小時(shí)內(nèi)就完成了32位RISC-V CPU的全部前端設(shè)計(jì)。其性能達(dá)到了Intel 486的水平，邏輯門規(guī)模超過400萬個(gè)，并已成功完成流片。而“啟蒙1號(hào)”的升級(jí)版——“啟蒙2號(hào)”，作為國際首個(gè)全自動(dòng)設(shè)計(jì)的超標(biāo)量處理器核，性能進(jìn)一步提升至ARM Cortex A53水平，邏輯門規(guī)模也擴(kuò)大至1700萬個(gè)。

在基礎(chǔ)軟件方面，“啟蒙”系統(tǒng)同樣展現(xiàn)出了強(qiáng)大的自動(dòng)化能力。它能夠自動(dòng)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(shí)現(xiàn)不同芯片和不同編程模型之間的自動(dòng)程序轉(zhuǎn)譯，性能最高可達(dá)廠商手工優(yōu)化算子庫的2倍。同時(shí)，它還能自動(dòng)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(yù)示著處理器芯片軟硬件設(shè)計(jì)范式的轉(zhuǎn)變。它不僅極大地減少了人工參與，提高了設(shè)計(jì)效率，縮短了設(shè)計(jì)周期，更重要的是，它能夠針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)景需求實(shí)現(xiàn)快速定制化設(shè)計(jì)，靈活應(yīng)對(duì)日益多樣化的芯片設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。這一創(chuàng)新成果無疑將為未來的芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來深遠(yuǎn)的影響。