RISC-V聲名鵲起，究竟為何？

近期，高通、恩智浦、Nordic、博世和英飛凌等宣布聯(lián)手組建一家芯片新公司，目標(biāo)是通過支持下一代硬件開發(fā)而推動(dòng)RISC-V在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。該公司將支持基于RISC-V的兼容產(chǎn)品、提供參考架構(gòu)并幫助建立行業(yè)廣泛使用的解決方案，應(yīng)用重點(diǎn)包括汽車、移動(dòng)終端和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。?一石激起千層浪，消息一出芯片領(lǐng)域?qū)ISC-V的關(guān)注度迅速提升。早前《麻省理工科技評(píng)論》公布了2023年“全球十大突破性技術(shù)”，其中就包括RISC-V，并稱RISC-V的開放標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)改變眾多公司制造計(jì)算芯片的方式。

RISC-V架構(gòu)的誕生

我們知道芯片的CPU架構(gòu)類型通常由指令集架構(gòu)來定義，所謂指令集，是存儲(chǔ)在芯片內(nèi)部指導(dǎo)它如何進(jìn)行運(yùn)算的一系列規(guī)范語言，也是芯片的靈魂所在。廣義上來說，指令集通常分為復(fù)雜指令集（CISC）和精簡(jiǎn)指令集（RISC），處理器廠商則在此基礎(chǔ)上定義自己的CPU架構(gòu)，市場(chǎng)主流的X86架構(gòu)、ARM架構(gòu)均是如此。

RISC-V是一個(gè)基于精簡(jiǎn)指令集（RISC）原則的開源指令集架構(gòu)，起源于2010年加州大學(xué)伯克利分校的研究項(xiàng)目，為了解決X86和ARM指令集架構(gòu)復(fù)雜和高昂授權(quán)費(fèi)用的問題，研究人員提出了完全開源免費(fèi)的RISC-V指令集架構(gòu)，并可以被任何學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)或商業(yè)組織商用。RISC-V架構(gòu)憑借其開源特性，吸引了更多廠商和開發(fā)者參與到其生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)中，并在2015年正式以基金會(huì)的方式運(yùn)營(yíng)。

根據(jù)RISC-V基金會(huì)的數(shù)據(jù)，2022年采用RISC-V芯片架構(gòu)的處理器核已出貨100億顆，預(yù)測(cè)到2025年RISC-V架構(gòu)的處理器核的出貨量將突破800億顆。RISC-V僅用12年時(shí)間就完成了ARM用30年才走出的成績(jī)。倪光南院士認(rèn)為，未來主流CPU架構(gòu)格局中，RISC-V將與X86、ARM三分天下，成為中國(guó)最受歡迎的架構(gòu)。

RISC-V：更適合智能物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的指令架構(gòu)

業(yè)內(nèi)為何看好RISC-V的發(fā)展，這就要從它的特點(diǎn)說起。RISC-V具備完全開源、精簡(jiǎn)、模塊化的特點(diǎn)。

完全開源

RISC-V指令集允許任何人設(shè)計(jì)、制造和銷售RISC-V芯片和軟件，RISC-V基金不會(huì)對(duì)指令集使用收取高額的授權(quán)費(fèi)。其采用寬松的BSD開源協(xié)議，架構(gòu)可自由創(chuàng)新，允許企業(yè)添加自有指令集拓展且不必開放共享，有助于實(shí)現(xiàn)差異化發(fā)展。

精簡(jiǎn)

RISC-V指令集文檔做到了最大程度的精簡(jiǎn)，規(guī)范文檔145頁，特權(quán)架構(gòu)文檔91頁，RISC-V指令數(shù)目?jī)H40多條，附加幾十條模塊化擴(kuò)展指令，總共不超過300頁。與X86與ARM指令集文檔動(dòng)輒長(zhǎng)達(dá)數(shù)千頁且版本眾多相比，開發(fā)應(yīng)用門檻顯著降低，可有效縮短芯片開發(fā)周期。

模塊化

RISC-V架構(gòu)還能做到模塊化兼容，其不同的部分能以模塊化的方式組織在一起，通過一套統(tǒng)一的架構(gòu)滿足各種不同的應(yīng)用場(chǎng)景。其次，用戶能夠靈活選擇不同的模塊組合，來實(shí)現(xiàn)自己定制化設(shè)備的需要。

PC/互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代占據(jù)主導(dǎo)地位的是X86架構(gòu)，它是一個(gè)封閉的指令架構(gòu)，性能強(qiáng)大適合處理大量數(shù)據(jù)。到了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，半開放的ARM架構(gòu)功耗更低，處理速度更快，由此抓住了手機(jī)發(fā)展的浪潮，大部分手機(jī)芯片都基于ARM架構(gòu)開發(fā)。

時(shí)間是最大的革新家，進(jìn)入智能物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，CPU的變革已然來臨。RISC-V作為后起之秀，完全開源、精簡(jiǎn)性、模塊化以及低功耗的優(yōu)勢(shì)都非常符合AIoT時(shí)代的場(chǎng)景。功耗低是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的普遍性需求，碎片化又是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景最大的特點(diǎn)。RISC-V架構(gòu)可定制、可擴(kuò)展的特點(diǎn)更容易面向 AIoT細(xì)分領(lǐng)域應(yīng)用去設(shè)計(jì)出具有針對(duì)性的芯片，從而更適配特定場(chǎng)景的應(yīng)用需求。

另一方面，RISC-V生態(tài)也在不斷壯大。目前，RISC-V已支持LiteOS、FreeRTOS、Linux、安卓、Debian、Ubuntu等眾多操作系統(tǒng)，這意味著RISC-V完全有能力通過云、桌面、終端等不同操作系統(tǒng)承接各類軟件應(yīng)用。

同時(shí)，RISC-V生態(tài)系統(tǒng)通過增加指令集、增強(qiáng)內(nèi)存管理和安全性等方式，正朝著提高性能的方向發(fā)展，未來將有望拓展如車載、AI、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)中心等高性能應(yīng)用場(chǎng)景。

美格智能與運(yùn)營(yíng)商合作，前瞻布局RISC-V架構(gòu)模組產(chǎn)品

美格智能產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)注意到RISC-V架構(gòu)生態(tài)的迅猛發(fā)展，在RISC-V架構(gòu)相關(guān)產(chǎn)品上已經(jīng)開展研發(fā)及產(chǎn)品落地工作。近期，美格智能獨(dú)家中標(biāo)國(guó)內(nèi)某運(yùn)營(yíng)商定制版數(shù)傳模組產(chǎn)品招募，該數(shù)傳模組產(chǎn)品采用國(guó)內(nèi)某知名芯片廠商推出的RISC-V架構(gòu)芯片開發(fā)。

公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)按照運(yùn)營(yíng)商提出的定制化要求，基于RISC-V通信芯片完成定制化物聯(lián)網(wǎng)模組的軟硬件開發(fā)與集成工作。該模組產(chǎn)品基于高性能RISC-V處理器和32KB指令Cache/32KB數(shù)據(jù)Cache，讓模組具有完全開放的處理器內(nèi)核和獨(dú)立的內(nèi)存空間，具有小尺寸、高能效、低成本的優(yōu)勢(shì)，采用該模組的終端產(chǎn)品將具有更快速的喚醒響應(yīng)時(shí)間及完善的低功耗策略，保障設(shè)備狀態(tài)的迅速切換和延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。

基于RISC-V架構(gòu)的深度開源特性，美格智能還與運(yùn)營(yíng)商合作，確保模組產(chǎn)品的低功耗特性。在低功耗的前提下，支持更多狀態(tài)量保存，支持PSM模式，并通過軟硬件協(xié)同開發(fā)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品深度休眠；同時(shí)依托自有終端組件能力，集成定制化自動(dòng)上云組件，實(shí)現(xiàn)與運(yùn)營(yíng)商系統(tǒng)平臺(tái)的無縫對(duì)接；集成定制化遠(yuǎn)程診斷組件，提升故障排查和服務(wù)效率；集成運(yùn)營(yíng)商規(guī)范AT指令集，提供配套SDK，提升物聯(lián)網(wǎng)模組產(chǎn)品的平臺(tái)接入能力等。模組產(chǎn)品可廣泛運(yùn)用于電動(dòng)兩輪車、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、公網(wǎng)對(duì)講機(jī)、智慧表計(jì)、移動(dòng)支付、共享經(jīng)濟(jì)、光伏監(jiān)控、定位追蹤、可穿戴設(shè)備等各類智能化物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。

芯片架構(gòu)的發(fā)展取決于生態(tài)體系，生態(tài)體系的發(fā)展反過來推動(dòng)不同芯片架構(gòu)蓬勃向前。當(dāng)前，RISC-V上下游生態(tài)正處于蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)，這也是業(yè)內(nèi)對(duì)其未來進(jìn)一步看好的生態(tài)基礎(chǔ)。除已有一定應(yīng)用規(guī)模的MCU和IoT領(lǐng)域外，RISC-V架構(gòu)產(chǎn)品還不斷向消費(fèi)電子、服務(wù)器、智能網(wǎng)聯(lián)車、運(yùn)營(yíng)商設(shè)備等領(lǐng)域不斷拓展。

可以預(yù)見的是，RISC-V架構(gòu)未來的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)倩R放，必將在世界主流CPU架構(gòu)中擁有一席之地。美格智能也將重視技術(shù)革新和市場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，利用自身在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的深厚積累，前瞻布局RISC-V相關(guān)產(chǎn)品，并在RISC-V推廣過程中積極發(fā)揮作用，助推RSIC-V成為推動(dòng)新一代信息技術(shù)發(fā)展的新引擎！

審核編輯：湯梓紅