現階段的 RISC-V 硬體超級慢 (★ 104 分)
作者分享他近三個月投入 Fedora Linux 的 RISC-V(開放指令集架構)移植工作進度:先把 Fedora RISC-V tracker 上的議題大量分流與釐清,接著用 Fedora 常見的打包流程抓原始碼、在 mock 環境建置、看 log 修問題。成果是已送出 86 個 Fedora 套件的 pull request,從大型的 LLVM 相關套件到小型遊戲都有,且多數已合併並在 Fedora 43 的建置體系(Koji,Fedora 的套件建置與發佈系統)上完成建置,讓整體套件覆蓋率往前推進。
但移植工作很快就碰到最棘手的現實:目前市面上的 RISC-V 硬體太慢,導致套件建置時間非常難看。作者以 binutils(GNU 組譯/連結工具鏈)為例,riscv64 在 8 核心、16 GB 記憶體的 builder 上要 143 分鐘;相較之下 x86_64 約 29 分鐘、aarch64 約 36 分鐘、ppc64le 約 46 分鐘、s390x 約 37 分鐘。為了減少記憶體用量與時間,Fedora 的 RISC-V 建置目前還得停用 LTO(Link Time Optimization,連結時最佳化)。作者指出現有 builder 多是 4 或 8 核心、8/16/32 GB 記憶體,核心等級常被拿來比作 Arm Cortex-A55(偏入門等級的核心),短期內像 Milk-V Titan 搭載的 UltraRISC UR-DP1000 SoC(System on Chip,系統單晶片)或 SpacemiT K3 平台可望改善,但仍不足以把 RISC-V 推到 Fedora 的「主要架構」地位;要做到這一步,需要可上機櫃、可管理、能在 1 小時內完成像 binutils 這類重量級套件且能全域啟用 LTO 的「正規伺服器等級」硬體。
為了跟慢速硬體周旋,作者仍大量依賴 QEMU(開源虛擬化/模擬器):用 80 個模擬核心,他能在約 4 小時建置完 llvm15;若改在 Banana Pi BPI-F3 的 RISC-V builder 上則要 10.5 小時。作者也提到 LLVM 類套件確實能吃滿核心與記憶體,因此好奇若放到像 Ampere One 這種高核心數 Arm 伺服器(例如 192/384 核心)會快到什麼程度。後續計畫是啟動 Fedora 44 的建置,盡量讓所有 builder 共用同一個核心(kernel)映像檔、LTO 仍先維持停用,同時引進更快的 builder,並把較重的套件優先丟給新硬體處理。
留言區多數人認為「慢」的關鍵不在 RISC-V 指令集本身,而是「現在買得到的晶片實作」還不夠強,因此有人批評標題容易誤導;也有人追問目前哪個 RISC-V 實作稱得上快。較多共識是:現階段市售 RISC-V 單核表現大概頂多到 Arm Cortex-A76(約五、六年前的等級)附近,像 SiFive P870、Tenstorrent Ascalon(Jim Keller 團隊)被視為最受期待的高效能設計,但尚未普及;另有人提到 DC-ROMA 2 大致像 Raspberry Pi 4。也有網友對 s390x(IBM 大型主機架構)在表格中的每核心效率印象深刻,同時提醒用「架構」來比建置時間可能不夠嚴謹,因為不同目標(例如 i686 與 x86_64)測試項目與輸出不同,甚至連 linker 測試數量都可能不同,未必能直接推回 CPU 強弱。
另一條討論線聚焦在「軟體與 ISA 細節」:有人主張編譯器(GCC/LLVM)要吃滿效能仍需針對快取、分支預測、prefetch 等微架構特性調校,否則光靠後端移植不會自然達到同級表現;也有人反駁現代編譯器已很成熟,真正差距多半來自硬體。還有人點名 RISC-V 規格面的爭議:像位元操作(bit manipulation)未納入核心、某些位址運算/溢位(overflow)偵測機制的取捨、以及頁面大小(page size)等設計限制,可能讓可攜程式在未啟用擴充(extensions)時吃虧;對此也有人補充,RISC-V 正在用像 RVA23 這類 profile 把 vector、bitmanip 等常用擴充打包成「可跑 Linux 的實務組合」。此外也有實務派建議走交叉編譯或加上 ccache、firebuild 等建置加速器,但也有人指出 Fedora 套件的 `%install`/`%check`(安裝與測試階段)常需要在目標架構上實跑,讓交叉編譯在大規模發行版流程裡不一定划算。整體氣氛介於「短期仍慢、但新一代硬體與更完整 profile 可能讓情勢在一年內明顯改善」與「RISC-V 常被說再等五、六年」的懷疑之間拉扯。
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