翼华科技：为什么要用RISC-V核来做DPU？

随着云计算和边缘计算的快速发展，数据处理器（DPU）作为数据中心的关键组件，其性能与能效比的需求日益凸显。

在第五届RISC-V中国峰会期间，翼华科技CTO胡昭明透露：“翼华科技作为一家专注于RISC-V架构的初创公司，正在通过自研RISC-V Core开发DPU产品，同时公司首款产品SmartNIC已成功流片并商用落地，这也是国内首款基于RISC-V的智能网卡产品。”

RISC-V在DPU中的技术优势

根据胡昭明的介绍，翼华科技选择RISC-V架构，主要基于其灵活性和快速市场响应的需求。

“尽管RISC-V生态相较于X86和ARM仍存在不足，但其在底层工具链（如GCC和LLVM）、网络层开源软件以及操作系统（如Linux、Ubuntu）的支持已相对成熟。” 胡昭明坦诚道。

具体来讲，DPU的核心功能是存储和计算卸载，而RISC-V指令集的灵活扩展性为满足高带宽、低延迟和能效比需求提供了独特优势。

在此基础上，翼华科技通过指令集扩展、微架构设计和软硬件协同三种手段实现了DPU的性能优化：

在指令集扩展方面，公司通过RISC-V的矢量扩展（Vector Extension）来支持批量加载/存储，单条指令即可完成多数据搬运，显著减少了指令开销。掩码访存技术能够仅处理有效数据（如稀疏矩阵运算），避免无效内存访问。此外，跨步和索引访存支持非连续数据模式，可有效提升带宽利用率。

在定制化指令与加速器控制方面，公司针对网络和存储的特殊需求，开发了加解密和计算加速指令（Customized Instructions Extensions），通过定制化指令高效控制加速器，进一步优化了性能。

在软硬件系统方面，公司通过优化的向量化库函数（如RVV优化的memcpy/memset）和零拷贝网络栈（DPDK/SPDK），实现了数据初始化和传输的高效处理。例如，利用DPDK的Vector指令扩展优化内存拷贝和CRC计算，显著提升了性能。

关于软硬件协同的具体实现，胡昭明补充道：“我们针对DPDK的优化包括利用Vector指令扩展提升内存拷贝性能，以及通过CRC指令加速校验计算。在存储领域，SPDK的优化则是通过RISC-V的A扩展指令减少队列指针更新延迟，利用V扩展指令批量处理完成队列，降低轮询开销。此外，我们还通过自定义中断控制器（如PLIC+CLINT）在低负载时切换为中断模式，进一步降低了功耗。”

自研RISC-V 核与SoC设计

翼华科技在硬件设计上进行了创新，其自研RISC-V CPU核支持RVA23规范，具备多发射指令、乱序执行、浮点计算和矢量计算能力。核内设计包括4条ALU整数流水线、4条Load/Store流水线，以及高性能分支预测机制，能够满足高吞吐量计算需求。

此外，在SoC层面，翼华科技设计了灵活的集群架构：

• 每个Cluster最多支持4核，通过共享L2 Cache实现高效互联。
• 支持Cluster内和Cluster间的Coherent/Non-Coherent互联，以及多芯片片间互联。
• 通过高带宽总线连接自研加速引擎（如IPSec和网络卸载引擎），实现CPU与加速器的紧耦合，满足用户对性能、功耗和面积（PPA）的多样化需求。

写在最后

现阶段，翼华科技正在通过市场、技术、产品和生态的闭环驱动策略，培育网络和存储生态。同时，公司已经开发了特有的RDMA技术和P4技术，以及高性能计算核技术。

对此，胡昭明表示：“这种闭环模式不仅可以推动产品开发，还能通过开源社区反哺生态，进一步提升了RISC-V在网络和存储领域的成熟度。”