淺談RISC-V的短板與本土IP公司的機(jī)遇

上周，老張陸續(xù)發(fā)布了三篇有關(guān)本土RISC-V處理器研發(fā)的新聞，分別是《重大發(fā)布！中天微發(fā)布全球首款支持物聯(lián)網(wǎng)安全的RISC-V處理器》、《小米也開發(fā)RISC-V CPU了？中天微攜手松果電子踏上RISC-V CPU商業(yè)化新征程》、《僅僅兩天時(shí)間，中天微RISC-V CPU就迎來授權(quán)合作伙伴！》尤其第三篇，在中天微推出RISC-V處理器兩天后，伏達(dá)半導(dǎo)體有限公司就與中天微系統(tǒng)有限公司簽署了C-SKY CK902授權(quán)協(xié)議，成為中天微支持RISC-V指令集的第三代指令系統(tǒng)架構(gòu)處理器CK902的首批授權(quán)合作伙伴! 這一方面說明中天微的RISC-V處理器推出正當(dāng)其時(shí)，另一方面也說明RISC-V處理器確實(shí)在國(guó)內(nèi)有市場(chǎng)需求，

行業(yè)都期盼著能有一種可以架構(gòu)免費(fèi)而擴(kuò)展性好的處理器架構(gòu)，而RISC-V正可以滿足他們的需求，這可能也是本土公司擁抱RISC-V的主要原因吧。

科普：什么是RISC-V處理器？

去年我曾經(jīng)寫過一篇關(guān)于RISC-V處理器的文章--《性能比ARM高，但功耗比它低，關(guān)鍵還免費(fèi)?。窟@款處理器牛！》，沒想到，一年之后，RISC-V風(fēng)生水起，可見大家對(duì)RISC-V采取了非常擁抱的態(tài)度。這里再把RISC-V處理器再做一個(gè)介紹。

自從中美貿(mào)易戰(zhàn)以來，中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)受制于人的狀況日益突出，因此，發(fā)展自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、掌握核心技術(shù)已經(jīng)成為人們 對(duì)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共識(shí)。

RISC-V 是一種全新的、簡(jiǎn)單且開放免費(fèi)的指令集架構(gòu)，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的Krste Asanovic 教授、Andrew Waterman 和 Yunsup Lee等大牛開發(fā)了這種全新指令集架構(gòu)，它可以被任何學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)或商業(yè)組織自由使用，這個(gè)架構(gòu)得到了計(jì)算機(jī)體系架構(gòu) 領(lǐng)域泰斗 David Patterson 的大力支持。

目前在全球范圍內(nèi)，RISC-V也被很多國(guó)家定義成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)指令集，比如印度。在業(yè)界也引起了很多關(guān)注，比如三星明確表示會(huì)使用RISC-V用在相關(guān)的產(chǎn)品中。很多公司表示支持這一架構(gòu)，其中包Google、西部數(shù)據(jù)、***晶心、聯(lián)發(fā)科、杭州中天、華為等。

作為一種指令集架構(gòu)，RISC-V架構(gòu)奉行的大道至簡(jiǎn)的原則，所謂大道至簡(jiǎn)，就是在IC設(shè)計(jì)實(shí)際工作中，通過最簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)安全可靠的芯片，RISC-V處理器有三個(gè)特點(diǎn)：模塊化、極簡(jiǎn)、可擴(kuò)展。首先它是一個(gè)模塊化的指令集，配合一些擴(kuò)展的指令集其不同的部分還能以模塊化的方式組織在一起，從而試圖通過一套統(tǒng)一的架構(gòu)滿足各種不同的應(yīng)用。

模塊化的RISC-V架構(gòu)能夠使得用戶能夠靈活選擇不同的模塊組合，以滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景，可以說是“老少咸宜”。譬如針對(duì)于小面積低功耗嵌入式場(chǎng)景，用戶可以選擇RV32IC組合的指令集，僅使用Machine Mode（機(jī)器模式）；而高性能應(yīng)用操作系統(tǒng)場(chǎng)景則可以選擇譬如RV32IMFDC的指令集，使用Machine Mode（機(jī)器模式）與User Mode（用戶模式）兩種模式。而他們共同的部分則可以相互兼容。

它第二個(gè)特點(diǎn)是極簡(jiǎn)，因?yàn)橐恍﹤鹘y(tǒng)的X86和ARM架構(gòu)的篇幅，傳統(tǒng)商業(yè)架構(gòu)非常繁多，并且彼此之間不兼容。而RISC-V是后發(fā)的架構(gòu)，擁有技術(shù)上的后發(fā)優(yōu)勢(shì)，技術(shù)上非常精簡(jiǎn)。RISC-V架構(gòu)最后一點(diǎn)是可擴(kuò)展，傳統(tǒng)的ARM指令集是不允許做擴(kuò)展，但是RISC-V是方便做可擴(kuò)展的。

去年Krste Asanovic 教授在接受我采訪時(shí)也曾指出通過一系列的指令集擴(kuò)展，幾乎可以用RISC-V構(gòu)建適用于任何一個(gè)領(lǐng)域的微處理器，比如云計(jì)算、存儲(chǔ)、并行計(jì)算、虛擬化/容器、MCU、應(yīng)用處理器、DSP處理器等等。“RISC-V支持多核，而且擴(kuò)展性很好，可以很方便地?cái)U(kuò)展到多核架構(gòu)?！彼麖?qiáng)調(diào)，“使用RISC-V的理由有第一，RISC-V是免費(fèi)開源架構(gòu)，無須付費(fèi)。第二，它的ISA比起其他ISA來說簡(jiǎn)單許多，因此驗(yàn)證起來也方便許多。第三，RISC-V很穩(wěn)定，不用擔(dān)心突然發(fā)生很大變化或者直接就消失。第四，RISC-V可以在各種設(shè)計(jì)中比起其他ISA更高效，面積、功耗和性能都更好。第五，RISC-V可以作為各種SoC核的基礎(chǔ)ISA，第六，RISC-V具有很好的擴(kuò)展性，可以隨意按照需求擴(kuò)展?！?/p>

RISC-V幾乎可以堪稱是一款幾乎完美的免費(fèi)開源CPU，為了 RISC-V 架構(gòu)的順利推廣，2015 年成立了 RISC-V 基金會(huì)。負(fù)責(zé)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的 RISC-V 指令集手冊(cè)與架構(gòu)文檔，并推動(dòng) RISC-V 架構(gòu)的 發(fā)展。目前，基金會(huì)包括 108 家會(huì)員單位，其中白金會(huì)員 18 家，普通 會(huì)員 90 家，并且會(huì)員數(shù)量在持續(xù)高速增長(zhǎng)。中國(guó)多家大中型企業(yè)級(jí)科 研機(jī)構(gòu)也加入了 RISC-V 基金會(huì)，如中興、華為、杭州中天、中科院 計(jì)算所等，其中杭州中天微屬于白金會(huì)員。

RISC-V的短板與本土IP公司的機(jī)遇

在即將到來的萬億級(jí)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，市場(chǎng)碎片化且芯片需要定制，因此眾多科技巨頭和初創(chuàng)公司紛紛加入到 RISC-V支持者陣營(yíng)中，以擺脫 ARM、 X86 架構(gòu)在移動(dòng)端和 PC 端的壟斷地位，其中包括高通、谷歌、英偉達(dá)、三星、西部數(shù)據(jù)等等。

西部數(shù)據(jù)首席執(zhí)行官M(fèi)artin Fink表示，該公司對(duì)RISC-V感興趣，是因?yàn)橄Ｍ麑⒏鼜?fù)雜、訂制化的處理器引入其存儲(chǔ)設(shè)備。RISC-V設(shè)計(jì)也在逐漸進(jìn)入設(shè)備的底層芯片。例如英偉達(dá)表示，將在配合GPU使用的底層微控制器中使用RISC-V設(shè)計(jì)。此前，英偉達(dá)使用定制開發(fā)的微控制器芯片F(xiàn)alcon。

在中國(guó)，經(jīng)歷“中興禁運(yùn)事件”之后，自主可控CPU的研發(fā)成為共識(shí)，但是我們也看到，要讓一個(gè)開源的CPU架構(gòu)真正普及開來，必須有提供定制化服務(wù)的商業(yè)公司加入，這也是RISC-V被詬病的一個(gè)主要點(diǎn)，因?yàn)橥_源意味著很多公司和個(gè)人可以介入，這樣會(huì)導(dǎo)致架構(gòu)趨于碎片和無序，我很高興看到杭州中天微這樣的專業(yè)IP公司在RISC-V處理器上積極布局，上周中系統(tǒng)有限公司推出的支持RISC-V第三代指令系統(tǒng)架構(gòu)處理器CK902，可靈活配置TEE引擎，支持物聯(lián)網(wǎng)安全功能。

中天微RISC-V處理器直接瞄準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，正是很多業(yè)者所期盼的，因此剛剛推出就獲得客戶青睞也不算意外。我個(gè)人希望中天微可以持續(xù)耕耘RISC-V處理器，不斷推出針對(duì)更多場(chǎng)景的處理器IP，不僅可以應(yīng)對(duì)物理網(wǎng)的邊緣計(jì)算需求，還可以應(yīng)對(duì)大型計(jì)算場(chǎng)景！真正成為RISC-V在中國(guó)市場(chǎng)生根發(fā)芽的有力推手，把握本土IC發(fā)展良機(jī)，成長(zhǎng)為國(guó)際級(jí)CPU IP供應(yīng)商！