2025年7月17日,由上海開放處理器產業(yè)創(chuàng)新中心牽頭,聯(lián)合全國十二所高校,歷時半年精心編撰的研究生選修課開源課件《RISC-V導論:設計與實踐》正式發(fā)布。據(jù)了解該課件共有600多頁,匯聚了諸多專家的心血與經驗。
該課程體系是一套面向計算機、電子信息、自動化大類高年級本科生、研究生及授課教師的完整教學體系。秉持“開放生態(tài)為基、系統(tǒng)設計為綱、產業(yè)實踐為要”的核心理念,構建了從指令集架構到SoC實現(xiàn)、從硬件設計到軟件優(yōu)化的全鏈條知識體系,以豐富的課件資源、多樣化的實驗室案例及切實可行的教學指導材料為特色,為促進RISC-V人才培養(yǎng)提供基礎。
值此課件發(fā)布之際,2025年7月18日,在“第五屆RISC-V中國峰會”教育人才培養(yǎng)分論壇上,上海開放處理器產業(yè)創(chuàng)新中心理事長戴偉民邀請了企業(yè)、高校專家,共同就一個大話題進行了討論——如何助力中國RISC-V人才的培養(yǎng)。
怎么才能讓學生入門RISC-V?
戴偉民指出,國內開源社區(qū)普遍存在“只下載不上傳”的現(xiàn)象,而芯來科技創(chuàng)始人胡振波不僅在擔任工程師期間,利用業(yè)余時間編寫了一本RISC-V教材,同時主動上傳了自己開發(fā)的RISC-V小項目,這在當時非常難得。這本書對RISC-V在國內的推廣起到了巨大作用,被廣泛應用于教學和培訓,后來還進行了改版。那么,胡振波怎么能夠讓學生入門RISC-V?
胡振波從兩個維度探討了計算機科學教育及RISC-V學習方法:第一個維度是計算機科學教育革新,反思傳統(tǒng)填鴨式教學的弊端,指出當前高校課程存在硬件與軟件割裂的問題,導致學生知識體系不完整。為此,他與戴偉民合作開發(fā)貫通底層架構到上層系統(tǒng)的課程,培養(yǎng)學生對計算機系統(tǒng)的整體認知,助力本土人才培養(yǎng)。
另一個維度是RISC-V學習重點。強調RISC-V的學習應聚焦應用而非設計,他打了一個形象的比喻:就像汽車一樣,行業(yè)需要的是更多熟練的司機,而不是人人都會造汽車。課程目標是通過系統(tǒng)教學使學生掌握RISC-V技術的應用能力,推動該技術的普及與發(fā)展。
上海開放處理器產業(yè)創(chuàng)新中心高級顧問段建鋼認為,RISC-V課程的編制面臨多方考量:教師希望課程難度適中以確保學生成績,同時實現(xiàn)育人目標;企業(yè)則期望培養(yǎng)出具備實際解決問題和動手能力的畢業(yè)生。他認為,這需要校企合作,通過系統(tǒng)訓練來實現(xiàn)。
課程將包含四個模塊:從指令集、硬件架構設計,到基礎操作系統(tǒng),再到智能計算。段建鋼希望學生學完后能對整個體系有宏觀認知,建立知識框架,從而在未來工作中無論深入哪個方向都能打下堅實基礎。他建議學生不應只學 RISC-V,而應對比學習 X86和Arm等其他指令集架構,思考選擇RISC-V的原因,并了解作為軟硬件工程師需要注意的考量,因為許多RISC-V規(guī)范都借鑒了現(xiàn)有架構。最后,段建鋼提議課程未來可引入更多與實際問題相結合的內容,這不僅能培養(yǎng)學生,也能在過程中篩選出適合從事RISC-V相關工作的學生。
如何激發(fā)學生對RISC-V的研究興趣?
現(xiàn)場,戴偉民做出了一項調查:“在RISC-V指令集與處理器設計基礎教學中,如何激發(fā)學生研究興趣”。經過投票,“從指令到芯片”漸進式實踐項目占比31.03%,建立“產學研”直通車占比 25.29%,用“研究驅動”取代“知識灌輸”占比22.99%,打造“開源貢獻者”身份認同占比12.64%,引入“黑客馬拉松”式創(chuàng)新挑戰(zhàn)占比6.9%,其他占比1.15%。
對于這個投票,在研究生培養(yǎng)上,復旦大學未來信息創(chuàng)新學院教授鄒卓雖從研究興趣傾向第一個選項,但考慮到其教學和書籍多從芯片角度出發(fā),若融入更多軟件內容能有力支撐芯片研究,所以選第二個選項 。
鄒卓介紹,《RISC - V導論,第一模塊:RISC-V 指令集與處理器設計基礎》的課程定位是 “導論中的導論”,有吸引學生和承上啟下兩個目標,要讓學生了解RISC-V與ISA 。課程想打破 CS和EE教學割裂,吸引更多CS學生,覆蓋做數(shù)據(jù)架構、DSP、軟件應用等不同需求人群,借ISA承上啟下,統(tǒng)一不同背景研究生對計算機體系的認識,還要傳遞RISC-V開放開源理念及與x86、Arm的關系,期望其能與數(shù)字電路設計書籍融合。
如何激發(fā)學生對RISC-V的研究興趣?
現(xiàn)場,戴偉民做出了一項調查:“RISC - V SoC 實驗課程設計中最大難點與痛點”。經過投票,結果顯示:實驗內容深度與廣度難平衡,設計有教學價值實驗挑戰(zhàn)大占比33.33% ,RISC-V SoC 實驗與產業(yè)實際項目有較大距離占比33.33%,教學用具(如開發(fā)板)昂貴,難實現(xiàn)學生全覆蓋占比22.22%,實驗教學難覆蓋環(huán)境搭建、工具鏈兼容性等問題占比11.11%。
上海交通大學波集成電路學院副教授孫亞男認為上述投票中四個點都很關鍵,都非常難,實驗與產業(yè)項目有差距受學生知識背景和企業(yè)參與影響,內容深度廣度難平衡需多案例、企業(yè)專家參與來解決 。
孫亞男介紹《RISC-V導論,第二模塊:基于 RISC-V 的 SoC 硬件架構》定位是讓學生快速將RISC-V在SoC硬件架構中用起來,采用 “做中學” 教學手段,設計實踐并補足外設、總線等知識,還提及實驗設計及面臨硬件資源等實際問題,希望企業(yè)支持。
RISC-V嵌入式系統(tǒng)開發(fā)最關注什么?
現(xiàn)場,戴偉民做出了一項調查:“關于RISC-V嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方面,你最關注的是哪個方面?”投票結果顯示,RISC-V嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與產業(yè)應用結合及廠商技術支持占比 58.33%,RISC-V與其他嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的異同占比25%,嵌入式實時操作系統(tǒng)、編譯技術與RISC-V的配合占比 16.67%。
對于這項調查,復旦大學計算與智能創(chuàng)新學院高級工程張睿認為,技術并不是重點,因為這個技術其實都是共通的,更重要的現(xiàn)在最大的一個問題,就是RISC-V生態(tài),如何能夠把這個生態(tài)走入到良性循環(huán),有研發(fā)的企業(yè)、有應用的企業(yè),另外還有產品銷售的等等,把這條線路如果能打通,那RISC-V的發(fā)展才是真正的走向了又叫好、又叫座,否則的話不能算是成功的。他還強調,RISC-V生態(tài)需政府、聯(lián)盟、高校共筑,打通研發(fā)、應用、銷售鏈路促發(fā)展。
張睿表示,《RISC-V導論,第三模塊:嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)》設計突出 RISC-V 開放開源優(yōu)勢,可定制開發(fā)工具等,串起底層到應用,借產業(yè)案例讓學生創(chuàng)新。他指出,指出當前課程缺乏對于 “為什么這樣做” 的講解,嵌入式系統(tǒng)面向應用,課程設計應先提項目需求,分析所需軟硬件及技術,優(yōu)化資源。
最需解決的產學研協(xié)作難題是什么?
現(xiàn)場,戴偉民做出了一項調查:“模塊資源開發(fā)中,最需解決的產學研協(xié)作難題”。投票結果顯示,目標對齊困難占30.43%,實驗條件鴻溝占28.26%,可持續(xù)性不足占21.74%,跨學科整合占19.57%。
對于這項調查,西安交通大學微電子學院教授梁峰在參與課程建設交流中發(fā)現(xiàn)產學研目標難對齊,學術重發(fā)論文、聚焦小點,難落地完整工程產品;企業(yè)級 AI 場景實驗硬件成本高,學校難承擔。他認為最難的是 “可持續(xù)性不足”,此問題非授課老師能決定,與導師是否支持相關。
梁峰介紹,《RISC-V導論,第四模塊:智算時代的 RISC-V》含三章內容。第一章從摩爾定律失效,引出后摩爾時代集成電路發(fā)展方向,如新材料、新架構、并行、DSA、存算及異構(小芯片、芯粒)等;第二章聚焦RISC-V與智算關聯(lián)的擴展水平,提及 AI 時代給中小創(chuàng)業(yè)者帶來機會;實驗環(huán)節(jié)設計三個實驗,涵蓋矩陣計算、準工業(yè)級競賽獲獎作品及開源項目分析。
總結
RISC-V生態(tài)的繁榮,既需要人才基石,更需系統(tǒng)化的創(chuàng)新引擎。開放指令生態(tài)的繁榮,不僅依賴于技術突破,也需產業(yè)與區(qū)域的深度融合。相信在《RISC-V導論:設計與實踐》研究生選修課開源課件的幫助下,RISC-V會進一步在國內普及。相關人才也會越來越多。
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