芝能智芯出品

Tenstorrent 在 2024 年 Hot Chips 大会上揭示了其最新的 AI 处理芯片 Blackhole 和 Metalium，在独立 AI 处理领域迈出了创新的一步，芯片以其基于 RISC-V 和以太网的架构脱颖而出，展示了 AI 计算机设计的全新思路。

Part 1

Blackhole：

以太网驱动的 AI 计算平台

Blackhole 是 Tenstorrent 近年来最重要的产品之一，其作为一款独立的基于以太网的 AI 计算机，展现了巨大的创新潜力。

与传统的 AI 芯片设计不同，Blackhole 并未追求最高的计算性能，而是将注意力集中在通过以太网进行大规模扩展上，这使得它能够轻松适应不断变化的 AI 需求。

● 架构设计：Blackhole 由 16 个 RISC-V 核心组成，这些核心被划分为 4 个集群，每个集群包含 4 个核心。

此外，它还拥有 752 个小型 RISC-V 内核用于数据移动和计算。这些内核通过两个路由器连接到片上网络（NOC），为数据的高效传输提供了基础。

● 以太网集成：Blackhole 拥有 10x 400Gbps 的以太网接口，使得芯片之间的通信更加流畅。得益于以太网的高带宽和低延迟，Blackhole 实现了优异的可扩展性。

以太网作为一个通用且不断演进的技术，提供了几乎所有 AI 芯片架构中所需的连接能力，使得 Tenstorrent 不需要设计专用的互连技术，如 NVLink 或 InfiniBand。

● 强大的计算能力：在计算引擎部分，Blackhole 拥有一个图块数学引擎和一个矢量数学引擎，支持对 AI 工作负载中常见的矩阵和向量运算进行高效处理。

这些引擎在 32×32 的图块上运行，优化了数据局部性，减少了数据传输的频次和延迟。

Tenstorrent 的创新不仅限于硬件设计，其软件编程模型 TT-Metalium 同样亮点十足。Metalium 旨在将硬件的复杂性抽象化，使开发者能够轻松地在这些独特的 AI 芯片上实现算法的开发和优化。

● 灵活的编程环境：TT-Metalium 允许用户在每个 Tensix 核心上编写一个计算内核和两个数据移动内核。

这种灵活性使得芯片能够根据实际需求调整工作负载，最大化性能输出。

● 高效的内存管理：为了优化数据处理效率，Tenstorrent 引入了硬件启用的流控制功能，帮助在不同内核之间进行同步。

同时，尽可能将数据保留在本地 SRAM 中，而不是使用外部 DRAM，进一步降低了延迟，提高了系统整体的响应速度。

Part 2

开放系统加速 AI：

RISC-V 与以太网的结合

Tenstorrent 采用 RISC-V 和以太网的结合，不仅体现了开放系统的设计理念，更代表着未来 AI 计算的发展趋势。

● 开放的架构设计：RISC-V 作为一种开源指令集架构，为 Tenstorrent 提供了更大的灵活性和可定制性。

通过开放的生态系统，开发者可以自由地在芯片上进行开发和优化，无需依赖于特定的专用硬件平台。

● 高扩展性的以太网网络：以太网的引入使得 Blackhole 具有天然的扩展能力。

随着以太网技术的不断演进，如 800GbE 和未来的 1.6TbE 互连，Tenstorrent 可以通过增加更多的 Blackhole 芯片来线性扩展其 AI 计算能力，为未来的超大规模 AI 模型训练和推理提供支持。

Tenstorrent 的创新不止于单一芯片，而是通过构建一个可扩展的计算网络来实现更高的 AI 处理能力。

通过将多个 Blackhole 芯片按 4×8 网格拓扑结构排列，形成一个名为 Blackhole Galaxy 的系统，Tenstorrent 能够以低功耗、高带宽的方式进行大规模计算。

这种网络架构使得每个 Blackhole 芯片都能通过以太网无缝连接，从而形成一个强大、灵活的 AI 计算平台。这种设计不仅提高了计算效率，也为 AI 研究人员提供了一个开放且高效的开发环境，促进了 AI 领域的持续创新。

小结

Tenstorrent 的 Blackhole 和 Metalium 代表了 AI 计算架构的新方向，通过以太网和 RISC-V 的结合，创造了一个高效、灵活且开放的 AI 计算平台。