“启蒙1号”芯片版图及实物图，其中CPU核部分完全由算法自动生成。计算所供图芯片设计是一项非常具有挑战性且耗费人力和资源的工作，整个过程通常需要数以百计的研究团队迭代数月或数年才能完成。人工智能能否帮助人们自动化地设计芯片？对此，中国科学院计算技术研究所（以下简称计算所）近年来开展了一系列探索，并于近期取得重要进展。相关论文近日公布于预印本平台arXiv。计算所处理器芯片全国重点实验室团队提出了“以验证为中心”的处理器智能设计方法学：从随机电路出发，由机器全自动完成包括验证、调试和修复的反复迭代，直到获得满足设计需求的目标电路。团队运用上述方法，在5小时内自动设计出超过400万个逻辑门的32位RISC-V通用处理器——“启蒙1号”，将现有能自动设计的电路规模提升了3~4个数量级。“启蒙1号”芯片是世界上首颗无人工干预、全自动设计的处理器芯片，可以正常运行Linux操作系统，实测性能达到了Intel 486的水平。为进一步提升自动生成处理器的性能，团队提出了一种基于门级依赖关系分析的自动流水线设计方法。与传统数据依赖分析只能在寄存器等高层次进行不同，该方法可在细粒度的门电路级别自动进行数据流分析。在分析结果基础上，通过二元猜测图构建了细粒度的流水线控制单元，在保证功能正确的前提下，利用门级前递和猜测提高了程序执行效率。更重要的是，在某些情况下可以找到比人类设计更优的流水设计，平均吞吐效果提升了31%。相关论文信息：https://doi.org/10.48550/arXiv.2306.12456（原载于《中国科学报》 2024-08-09 第3版 综合）