全球領先的電子設計自動化(EDA)和半導體IP提供商新思科技,與阿里云旗下的智庫機構(gòu)阿里云研究中心,以及阿里巴巴旗下專注于芯片研發(fā)的平頭哥半導體有限公司,共同發(fā)布了一份題為《面向未來的應用軟件開發(fā):趨勢、挑戰(zhàn)與協(xié)同創(chuàng)新》的白皮書。該白皮書的發(fā)布,標志著在數(shù)字經(jīng)濟與智能硬件深度融合的背景下,產(chǎn)業(yè)鏈上游的芯片設計、中層的云計算服務與底層軟件開發(fā)工具正形成更緊密的協(xié)同,旨在共同應對下一代應用軟件開發(fā)的復雜挑戰(zhàn)。
白皮書開篇指出,隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G和邊緣計算的飛速發(fā)展,應用軟件的定義和開發(fā)范式正在發(fā)生深刻變革。軟件不再僅僅是運行在通用處理器上的程序,而是日益與專用硬件(如AI加速芯片、IoT傳感器芯片)和分布式云基礎設施深度耦合。這種“軟硬一體”、“云邊端協(xié)同”的趨勢,對軟件開發(fā)的全流程——從架構(gòu)設計、編程模型、調(diào)試驗證到部署運維——都提出了前所未有的新要求。
報告深入剖析了當前應用軟件開發(fā)面臨的三大核心挑戰(zhàn):
- 異構(gòu)計算的復雜性:為了追求極致的性能與能效,現(xiàn)代計算系統(tǒng)普遍采用CPU、GPU、NPU、FPGA等多種計算單元構(gòu)成的異構(gòu)架構(gòu)。如何高效地利用這些異構(gòu)資源,讓軟件開發(fā)者無需深究底層硬件細節(jié)就能發(fā)揮其最大潛力,成為關(guān)鍵難題。
- 系統(tǒng)安全與可靠性的高標準:在自動駕駛、工業(yè)控制、金融科技等關(guān)鍵領域,軟件的任何缺陷都可能導致嚴重后果。確保在復雜異構(gòu)系統(tǒng)上運行的軟件具備功能安全、信息安全和高可靠性,需要從芯片設計階段就開始的、貫穿軟硬件棧的協(xié)同設計與驗證。
- 開發(fā)效率與創(chuàng)新速度的平衡:市場窗口轉(zhuǎn)瞬即逝,要求快速迭代和交付。但日益復雜的系統(tǒng)又使得開發(fā)、調(diào)試和優(yōu)化的周期變長。如何提供更智能、更自動化的開發(fā)工具鏈和平臺,以提升開發(fā)效率,同時不犧牲軟件質(zhì)量與性能,是產(chǎn)業(yè)界的共同追求。
針對這些挑戰(zhàn),白皮書重點闡述了三方聯(lián)合倡導的“協(xié)同創(chuàng)新”模式。新思科技憑借其在芯片設計工具、驗證平臺及高層次綜合(HLS)等領域數(shù)十年的積累,能夠提供從芯片架構(gòu)探索到軟件仿真的全棧工具,幫助開發(fā)者在硬件流片前就開始軟件開發(fā)和優(yōu)化,實現(xiàn)“左移”(Shift-Left)。平頭哥半導體則分享了其基于RISC-V等開放指令集架構(gòu)的玄鐵處理器、以及含光AI芯片的設計經(jīng)驗,展示了如何通過芯片原生支持特定軟件棧和算法,為上層應用提供更強大、更易用的硬件基礎。阿里云研究中心則從云計算和產(chǎn)業(yè)實踐的角度,分析了云端一體化開發(fā)、部署與運維的最佳實踐,以及如何利用云端的強大算力與數(shù)據(jù)資源,賦能端側(cè)和邊緣側(cè)的智能應用創(chuàng)新。
白皮書還展望了未來應用軟件開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)方向,包括:
- 統(tǒng)一且抽象的編程模型:如SYCL、OpenCL等跨平臺異構(gòu)編程框架的演進,以及領域特定語言(DSL)的興起,旨在降低開發(fā)門檻。
- 智能化開發(fā)與運維(AI for DevSecOps):利用人工智能技術(shù)輔助代碼生成、缺陷檢測、性能分析與資源調(diào)度。
- 全生命周期的安全可信保障:構(gòu)建從硬件信任根、安全啟動到軟件供應鏈安全的全棧可信執(zhí)行環(huán)境。
- 開源與開放生態(tài)的建設:通過RISC-V等開放硬件生態(tài)與蓬勃發(fā)展的開源軟件生態(tài)相結(jié)合,促進創(chuàng)新,避免技術(shù)鎖定。
此次聯(lián)合發(fā)布的白皮書,不僅是三家機構(gòu)在各自領域前沿思考的結(jié)晶,更是向整個產(chǎn)業(yè)界發(fā)出的一份倡議。它呼吁芯片設計者、云服務提供商、工具鏈開發(fā)商、操作系統(tǒng)及應用程序開發(fā)者打破傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)壁壘,在標準、工具、平臺和人才培養(yǎng)上加強合作,共同構(gòu)建一個更高效、更安全、更開放的下一代應用軟件開發(fā)新范式,以加速千行百業(yè)的數(shù)字化與智能化轉(zhuǎn)型。