Java NIO內存映射文件：提高文件讀寫效率的優秀實踐！
Java的NIO庫提供了內存映射文件的支持，它可以將文件映射到內存中，從而可以更快地讀取和寫入文件數據。本文將對Java內存映射文件進行詳細的介紹和演示。內存映射文件概述內存
今年參與滴水湖中國RISC-V產業論壇（以下簡稱滴水湖論壇）主題演講的企業，選擇HPC賽道的已經有不少。去年的滴水湖論壇圓桌環節，嘉賓還在討論RISC-V芯片首先會在哪些嵌入式應用上起量，以及RISC-V指令集進入HPC的可能性。今年圓桌投票的話題就變成了RISC-V要進入高端應用，汽車電子和數據中心哪個更容易落地。
其實在論壇外的展區，算能就擺出了自家的64位多核服務器CPUSG2042，更不用提整場論壇首個演講的企業就是基于RISC-V做AI HPC的香餑餑Tenstorrent。這一年是能夠看出RISC-V生態的演進和顯著變化的。
算能RISC-V 64位多核服務器CPUSG2042
戴偉民（中國RISC-V產業聯盟理事長，芯原股份創始人、董事長兼總裁）給了一些數據和例證，比如說此前我們也報道過的Ventana公司宣布推出全球首款數據中心級RISC-V處理器——當時Ventana宣傳中提到VeyronVT1的每核性能可比肩ArmNeoverseV系列（亞馬遜Graviton3和英偉達Grace分別基于NeoverseV1和V2）；
再比如Tenstorrent高性能RISC-VCPU，基于Ascalon核心的處理器，在SPECint2K17性能上是比肩Intel最新的SapphireRapids（四代至強）和AMDZen4（Genoa）的。這就讓我們好奇，RISC-V為什么能走得這么快，短短數載就已經從嵌入式應用，躍遷到HPC應用了。
ArkInvestment此前的預測數據可能很多讀者都見過了：Arm和RISC-V在云業務領域會取代當前主流的x86架構。他們認為Arm+RISC-V的組合所占據的服務器市場份額將從2020年的0，增加到2030年的71%。其實在去年的滴水湖論壇上，戴偉民也援引過這份數據。我們認為這一數字是過于激進的。不過該預測至少從側面說明了RISC-V的價值。
我們這里探討的HPC，是將范圍窄化到數據中心的，不包含PC、工作站和更多桌面應用。這主要是因為像PC這樣的應用，對生態和體驗完善度要求極高，且此類應用的生態構建壁壘也高，并不是單純拼性能、能效。
前不久電子工程專輯發布的《2023年TOP50國產處理器廠商調研與市場分析報告》就提過，我們認為RISC-V在這一市場的大規模應用希望渺茫，因為就連Arm得到主流操作系統與OEM廠商助力的情況下，耕耘多年也未見市場起色；雖然可能在創信一類的小眾桌面市場大概會有小范圍應用。
但數據中心市場的情況就大不一樣了。數據中心不同類別的應用，如果泛化到網絡設備，則基于應用的類別相對集中，后來者是有更大的機會獲得市場的。解決軟件棧的其中一兩個應用市場和生態系統，就有機會把自家不同架構的處理器產品做起來。
練維漢（Tenstorrent首席CPU架構師）在滴水湖論壇圓桌環節上反復強調兩個詞，一是specialization——可以理解為市場的專門化；二是differentiation——芯片產品的差異化。這兩者某種程度上可以理解為當代芯片的一體兩面。
圓桌論壇上，觀眾正就RISC-V高端應用，汽車電子與服務器哪個更容易落地投票
所謂的專門、專用，在我們的理解里就是該市場的應用、軟件生態相對集中，不像PC或手機那么分散和多樣。雖然圓桌上，陸吉年（廈門算能科技有限公司產品總監）很謙虛地說，算能之所以規劃基于RISC-V的數據中心CPU，是因為現階段這是“還沒什么人做的東西”，算能也“有能力通過技術去解決實際問題”；但實際上，今年滴水湖論壇更多出現數據中心、汽車這樣的應用，就是基于這兩類應用是典型的specialization特性。
“以某些國家實驗室的HPC系統為例，其實這些國家實驗室跑的應用就那么幾個。軟件生態系統并不需要做太大改變。”練維漢在圓桌上說，“AmazonGraviton也是這樣，客戶只需要幾個工程師，就能把軟件移植過去。客戶就需要那幾個應用，這就是很好的應用場景。”
練維漢形容亞馬遜Graviton“是個非常specializedcase”，“就為了達成明確的目標。這個市場非常專注，量足夠大，有經濟效益，比AMD、Intel現成的芯片更能解決問題。”雖然Gravition基于Arm指令集，但在取代x86的問題上是一樣的。
“找到特別的應用，找到最少的軟件改變，有很好的應用場景，有功能、價錢上的優勢，這就是可以切入的方向。”基于此，“汽車也是比較能夠切入的生態系統。”“未來的汽車一定是specialized的。”
而在芯片“差異化”（differentiation）的問題上，體現的就是RISC-V開源造就的靈活性了。在我們看來，對于Tenstorrent的AI芯片及對應的companionCPU而言，RISC-V幾乎是他們的不二之選。
因為就像練維漢所說的，Tenstorrent期望做的是以統一的架構，通過彈性縮放的方式，覆蓋從嵌入到服務器不同需求的應用——除了AI加速器的彈性縮放，這要求CPU自身具備足夠的靈活性。x86和Arm首先就會被排除，x86本身就是不開放的，至于Arm——去年的RISC-V Summit上，練維漢就提過，在他最初加入Tenstorrent之時，準備給ML加速器的companionCPU做評估，去詢問Arm能否支持某種特定的數據類型，Arm答復不行。據說Arm的這類支持需要2年時間的內部討論，及與合作伙伴的磋商。
那么很自然的，RISC-V的靈活性令其成為最終選擇。再以汽車為例，“現在汽車公司的競爭，比的是電子系統——必須要做specialization，做差異化。未來的汽車一定是specialized的。”“唯一的選擇就是RISC-V，因為可以做定制化，做出你想要的東西，才能賣好價錢。”即便車規有其自身的難度，且開發周期長，但“做這方面的東西一定有市場”。
現場聽起來還挺有趣的一個例子是清華大學所做的研究。何虎（清華大學集成電路學院副教授、博士生導師，上海清華國際創新中心副主任）說RISC-V的開源特性，用于研究計算機體系結構是很好的選擇。“最近這幾年，我們不僅做RISC-VCPU研究，我們也投入了不少力量做RISC-VGPGPU（通用GPU）的設計。”
“基于RISC-V標量和矢量指令，實現高性能GPGPU。”何虎說，“這需要指令流控制、指令啟動、寄存器堆擴展、特殊load/store指令，把CPU指令變成GPU架構指令，完全實現RISC-V指令集基礎上的GPGPU指令集架構。”
“基于OpenCL并行編程語言開發，不需要做vector方面的優化，實現GPGPU支持，底層實現就是RISC-V的vector指令集。適配到了RISC-V的兼容性，RISC-V的編譯器、生態都用得上。”何虎表示，“我們正在推動成立開源社區，吸引廣大用戶的參與。”
這個例子雖然并不能表明RISC-V于HPC應用生態壯大的趨勢，但卻是個聽起來挺有趣的例子，而且也事實上表達了RISC-V的靈活性。即便可能方向上是不同的。
另外，有關靈活性的問題，還有一點是值得補充的。配合芯片發展方向的chiplet，像Ventana、Tenstorrent這樣的企業應當是開啟了新的業務模式的。Ventana面向客戶提供的就是計算chiplet，而非整顆芯片。這對下游客戶造成差異化是很有價值的，客戶只需要專注在開發加速器，而不需要在CPU上重復造輪子。
在不同層級的靈活性上，RISC-V和chiplet、先進封裝、異構集成又有著天然的適配。Chiplet與RISC-V的搭配，甚至有可能變革半導體行業中IP授權模式，讓IP供應商在產業鏈上扮演的角色發生變化。
最后一個推動因素，應該考慮半導體行業的區域化（localization）和地緣政治問題。新冠疫情的來襲，以及全球各地的局部摩擦，供應鏈的時斷時續，都讓不同國家地區，以及企業開始重新審視，過往對半導體供應鏈全球化的判斷是否準確。
“RISC-V是開放的生態系統，不會受到約束，所以整個生態進步得非常快。”練維漢談到，“而2019年RISC-V出現飛躍式發展。疫情之前，大家都以為全球產業鏈是不會破裂的。但疫情影響到了半導體產業鏈。”
于是更多的國家、地區和人開始思考，要擺脫被掌控，如此“生態也就成長得非常快”，這是“客觀環境”促成的。
我們在此前的報告中提過，RISC-V在這個時間點風行，既與電子產業技術與市場發展特性強相關——即差異化、專有化需求的加強，及表現出異構集成、chiplet和RISC-V的并行、相互促進的發展方式；也與全球大環境強相關，更多表現為“自主可控”需求——當然這個自主可控未必是國家層面的。
最后稍微談談RISC-V當前的軟件開發生態建設情況。畢竟這才是真切反映RISC-V發展階段的根本——雖說前文一直在說，RISC-V現階段攻入的都是一些偏專用的市場。
過去一個月，我們參加了Intel好幾個業務部門的媒體活動。Intel現在會更積極地對外去談自家的軟件——這幾次活動都不約而同地提到了RISE（RISC-VSoftwareEcosystem）。因為Intel也是RISE社區的一員，而且給出了包括compiler在內的很多軟件方案。
目前RISE生態系統成員有13家企業。這個項目“旨在加速RISC-V新架構的軟件生態建設及應用商業化進程”，“成員將聯合推動RISC-V處理器在移動通信、數據中心、邊緣計算及自動駕駛等領域的市場化落地”。或許RISE項目發起本身，也可以視為RISC-V快速入駐HPC應用的原因。
傅煒（紅帽軟件（北京）有限公司首席軟件工程師）評價RISE是RISC-V世界的Linaro：“RISE這個組織，紅帽也參與其中。這就相當于10多年前的Linaro。”對Arm生態構建過程熟悉的讀者，對Linaro必然是不陌生的——這是2010年，Arm、飛思卡爾、IBM、三星等企業聯合設立的組織，專為當時的Arm提供開源軟件支持。
Linaro為Arm打造的開發板也相當知名。似乎這兩年的RISC-V活動上，Linaro總會被有意無意地提起。RISE的發起，顯然是借鑒了Arm生態發展的這一先例。“生態組織對于軟件發展至關重要，我們需要這樣的組織。”傅煒說。
“其實在2018、2019年的時候，RISC-VInternational討論過這個問題，我當時也在會議上。但因為那時候連硬件IP都還沒有到位，也沒有服務器芯片、沒有IoT芯片，很難談得上在上面做什么軟件。”傅煒談到，“現在就是相當好的時機，軟件、硬件都有了，那么就可以有這樣的組織。”
“今天我們看到算能的服務器（芯片和開發板）。其實在此之前生態、產業都不具備這樣的條件。Fedora一直沒有把這個合并到主線，因為以前（RISC-V生態）沒有服務器，現在有了。”算能在活動展區，除了展示SG2042，還展示了Milk-VPioneer開發者工作站。現場工作人員告訴我們“個人可以用這臺工作站實現一鍵開發，完成適配工作”。
加上這次展示的Milk-VPioneer開發板，RISC-V目前的開發板生態正逐步走向完善。似乎僅是Milk-V就做了不少板子，包括交換機的（Vega-FSL1030M——芯來）、小尺寸單板計算機（Mars——賽昉,Meles——平頭哥）、低成本緊湊型的Duo等等。傅煒也在PPT上展示了當前Milk-VPioneer的RISC-V桌面和服務器應用支持情況，他說“軟件生態已經比較完整。只不過這些軟件還是基礎，仍然需要工程師去努力”。
RISE在此之所以重要，就是因為“不同的公司自己單獨去做，可能只是在重復造輪子”，基于現有基礎去吸引開發者做進一步的開發，是這個生態得以進步的基石。即便圓桌現場，就開源社區是否應該采用區域化，或全球統一管理的問題，大家都有不同意見，但基于這種細節問題的探討其實已經表明RISC-V軟件生態，于更多領域走向成熟了。
最后的最后，提一個RISC-V生態發展的外在表現細節。去年滴水湖論壇上，戴偉民說“這一屆我們做兩件事，第一要解決專利相關問題，第二要解決碎片化軟件生態問題”——雖然第二個問題的現狀我們并不十分清楚；但在專利問題上，今年的滴水湖論壇，RISC-V專利聯盟就啟動了——這也是對當初Linux生態的借鑒。參與聯盟的企業“RISC-V之間互相不侵犯，互相不告，這很重要，包括一些專利的共享。”雖然戴偉民說，“具體的細節我們還要繼續研究”，但“今天是個開始”。
本世紀初，微軟意識到Linux成為競爭威脅，很快嘗試利用其4500項專利打壓Linux。隨著Linux成員的抱團，最終微軟宣布了合作，加入到OIN（OpenInventionNetwork），與OIN成員達成專利交叉許可，消除與OIN成員的專利訴訟；與此同時微軟免費許可其全部專利組合給OIN成員，包括6萬專利。戴偉民說，于RISC-V生態，“我們在重復這件事。”這也是RISC-V向前邁進的寫照。
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