《中国科学报》6月10日从中国科学院计算技术研究所（以下简称计算所）获悉★◈◈，该所处理器芯片全国重点实验室联合中国科学院软件研究所★◈◈，推出了全球基于人工智能技术的处理器芯片软硬件全自动设计系统——“启蒙”★◈◈。相关技术论文已在线发表于arXiv预印本平台上★◈◈。

　　据相关负责人介绍★◈◈，“启蒙”系统可以实现从芯片硬件到基础软件的全流程自动化设计大浦安娜★◈◈，在多项关键指标上已达到人类专家手工设计水平★◈◈，标志着我国在人工智能自动设计芯片方面迈出坚实一步★◈◈。

　　处理器芯片被誉为现代科技“皇冠上的明珠”★◈◈，其设计过程复杂精密★◈◈、专业门槛极高★◈◈。传统处理器芯片设计高度依赖经验丰富的专家团队★◈◈，往往需要数百人参与★◈◈、耗时数月甚至数年★◈◈，成本高昂★◈◈、周期漫长★◈◈。随着人工智能★◈◈、云计算和边缘计算等新兴技术的发展天生赢家★◈◈，专用处理器芯片设计和相关基础软件适配优化需求日益增长★◈◈。而我国处理器芯片从业人员数量严重不足★◈◈，难以满足日益增长的芯片设计需求★◈◈。

　　面对这一挑战★◈◈，“启蒙”系统在前述团队的努力下应运而生★◈◈。据介绍★◈◈，该系统依托大模型等人工智能技术★◈◈，可实现自动设计CPU★◈◈，并能为芯片自动配置相应的操作系统★◈◈、转译程序天生赢家★◈◈、高性能算子库等基础软件★◈◈，性能可比肩人类专家手工设计水平★◈◈。

　　具体而言★◈◈，在CPU自动设计方面大浦安娜★◈◈，该系统已实现国际首个全自动化设计的CPU芯片“启蒙1号” ★◈◈， 5小时内完成32位RISC-V CPU的全部前端设计★◈◈，达到Intel 486性能★◈◈，规模超过4000000个逻辑门★◈◈，已完成流片★◈◈。其升级版“启蒙2号” 为国际首个全自动设计的超标量处理器核★◈◈，达到ARM Cortex A53性能★◈◈，规模扩大至17000000个逻辑门★◈◈。在基础软件方面★◈◈，“启蒙”系统同样取得显著成果大浦安娜★◈◈，可自动生成定制优化后的操作系统内核配置★◈◈，性能相比专家手工优化提升25.6%★◈◈；可实现不同芯片和不同编程模型之间的自动程序转译★◈◈，性能最高达到厂商手工优化算子库的2倍★◈◈；可自动生成矩阵乘等高性能算子★◈◈，在RISC-V CPU和NVIDIA GPU上的性能分别提高110%和15%以上★◈◈。

　　该负责人表示★◈◈，这项研究有望改变处理器芯片软硬件的设计范式★◈◈，不仅有望减少芯片设计过程的人工参与★◈◈、提升设计效率★◈◈、缩短设计周期★◈◈，同时有望针对特定应用场景需求实现快速定制化设计★◈◈，灵活满足芯片设计日益多样化的需求★◈◈。

　　信息显示★◈◈，自2008年起大浦安娜★◈◈，计算所便开始长期从事芯片设计和人工智能的交叉研究★◈◈。其中一项为人熟知的产出是人工智能芯片“寒武纪”★◈◈。在面向芯片设计的人工智能方法上★◈◈，计算所已有十余年的积累★◈◈，并从未停止探索如何用人工智能方法使得芯片设计完全自动化★◈◈。

　　依托计算所建立的处理器芯片全国重点实验室★◈◈，是中国科学院批准正式启动建设的首批重点实验室之一★◈◈，并被科技部遴选为首批20个标杆全国重点实验室★◈◈，2022年5月开始建设★◈◈。实验室学术委员会主任为中国工程院院士孙凝晖天生赢家★◈◈，实验室主任为计算所研究员陈云霁★◈◈。

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