【清谷“芯”情】专题二:RISC-V——国产芯片的自主的指令集架构

上一期小编给大家讲述了什么是芯片指令集,这期专题小编给大家讲述为什么RISC-V将真正成为国产芯片的自主的指令集架构。

目前主流的架构包括Intel的X86、ARM架构,在日常生活中见到最多的是ARM,基本上所有的移动设备芯片公司都在采用ARM的架构,例如华为麒麟芯片。当谈到物联网应用也不能绕开ARM,但是在ARM基本上要一统天下,甚至侵入Intel的桌面PC和服务器业务的时候,免费开源的RISC-V诞生了。

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RISC-V指令集由伯克利大学提出,基于RISC建立的开放指令集架构,相当于众多指令集方言中的“普通话”,“方言”指的是X86、ARM等指令集,前者需要获得因特尔授权后者需要付费。“普通话”的增长速度非常快,因此,下一代芯片处理器内核,以普通话取代方言,有颠覆性的战略意义,也是一个巨大的商机。

RISC-V作为可以被任何学术机构或商业组织自由使用的免费的架构,将会和ARM产生竞争。在手机等传统ARM的垄断领域会保持强势存在,在一些新兴的领域,比如IoT、AI、边缘计算、云计算、超级计算,RISC-V将具有爆发空间

在全球范围内,RISC-V也被很多国家定义成国家标准指令集,比如印度。在业界也引起了很多关注,比如三星明确表示会使用RISC-V用在相关的产品中。2016年,RiSC-V成立了基金会,初创企业包括Google、西部数据、台湾晶心、联发科、杭州中天、华为等。

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RISC-V的技术特点是三点:模块化、极简、可扩展

模块化

首先它是一个模块化的指令集,配合一些扩展化的指令集来组成。其不同的部分还能以模块化的方式组织在一起,从而试图通过一套统一的架构满足各种不同的应用。

极简

RISC-V架构的设计哲学是大道至简,因为一些传统的X86和ARM架构的篇幅,传统商业架构非常繁多,并且彼此之间不兼容。因为RISC-V是后发的架构,拥有技术上的后发优势,技术上非常精简。RISC-V架构能够加以规避,并且没有背负向后兼容的历史包袱,可以说是无病一身轻。

可扩展

另外非常易于实现,相比传统的商用操作系统

。最后一点是可扩展,传统的ARM指令集是不允许做扩展,但是RISC-V是方便做可扩展的,因此用户可以扩展自己的指令子集。

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RISC-V的出现和壮大对于中国芯片产业来说,意义重大

因此要谈“自主研发”似乎绕不开芯片指令集,目前国产芯片基本均使用的是国外的指令集,但国外的指令集本质上是一种授权付费的,或者根本不开放,很难实现国产自主。如果国家自己定义一套指令集没有太大意义,

因为处理器架构必须是全球范围的一个通用指令集,必须获得生态支持。

RISC-V对于国产芯片的自主的指令集架构的意义,具体将会体现在三个方面:

  1. 通过RISC-V架构摆脱国外的垄断,实现处理器内核的国产自主。并且这种处理器内核不是闭门造车出来的,而是拥有一种全世界认可的主流架构和主流生态。
  2. 由于RISC-V内核的成本优势,将会帮助本土产业开发出更高的性价比的芯片。
  3. 由于RISC-V架构的开放性,将会帮助本土产业开发出更多具有差异化特性的芯片。

而RISC-V是一个全球范围通用的免费开源指令集架构,其生态也在不断壮大,因此RISC-V是有望实现国产自主的指令集架构。


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