Buckbeak：一款性能为1.2 TFLOPS/W的可重构向量/标量RISC-V处理器，专为22纳米FDSOI技术下的精确可扩展近传感器计算而设计

《IEEE Open Journal of the Solid-State Circuits Society》：Buckbeak: A 1.2 TFLOPS/W Reconfigurable Vector/Scalar RISC-V Processor for Precision Scalable Near-Sensor Computing in 22nm FDSOI Technology

　　

近传感器计算需要在严格的延迟和功耗限制下同时执行数据并行任务和控制密集型任务。由于采用了单指令多数据（SIMD）执行模型，向量处理器在数据并行任务方面表现出色。然而，标量控制密集型处理仍然可能使它们的指令获取前端达到饱和状态，从而降低利用率和效率。为了解决这一挑战，同时不牺牲数据并行计算的灵活性和效率，我们提出了一种可在运行时配置的双核RISC-V向量处理器，该处理器可以在5个周期内切换到Split模式（两个独立的向量引擎）和Merge模式（一个宽向量引擎加上一个标量可编程核心）。在混合标量-向量工作负载的传感器融合流水线中，数据并行任务可以在宽SIMD处理器上执行，而与向量引擎解耦的可编程核心则负责处理标量任务，相比Split模式，性能提升了高达1.47倍。双核的可重构性使得在数据并行性较低的任务上也能实现Split模式的最佳性能，相比Merge模式，性能提升了高达1.93倍。该处理器采用GF22FDX技术实现，在1 V电压下可达到10.78 GFLOPS@FP64至85.64 GFLOPS@FP8的峰值性能，在0.65 V电压下可实现1.2 TFLOPS@FP8/W的峰值能效。得益于向量指令集架构和底层设计，Buckbeak的能效比在同一节点上实现的先进多核加速器高出4倍。其精简的可重构设计和轻量级的指令获取前端使得在边缘处理应用中，能效提高了14.5倍，面积效率提高了15倍。