芯片也开源?网红RISC-V究竟是什么东东?
2019-07-11 20:36

星力捕鱼|www.xingliyouxi.cn|星力捕鱼游戏下载

头图来自:西方IC;本文来自微信大众号:鲜枣讲堂(ID:xzclasscom);著作人:小枣君


前几天小枣君给各人引见了开源基站O-RAN。


明天小枣君又要给各人引见一个开源的工具,那便是如今半导体行业的网红、被许多人称之为“开源芯片”的RISC-V。



说到芯片,自从复兴被美国禁运事情起,国人对芯片的存眷度被提拔到史无前例的高度。好像一夜之间,一切人都晓得了芯片的紧张性,领会到“缺芯”会招致何等严峻的结果。


往年,华为又被美国当局盯上,参加了实体名单,再次引发天下范畴对芯片自主研发才能的存眷和讨论。


表里因的综协作用下,国度重点增强了对芯片范畴的投资,越来越多的企业开端注重对芯片研发的投入。


而RISC-V,在这个要害节点,将很能够发扬十分要害的作用。


终究什么是RISC-V?


RISC-V,普通被念做:risk five。V,便是罗马数字5。 


许多人提到RISC-V,都市说它是开源芯片。实在这种说法是不合错误的。精确来说,RISC-V是一个基于“精简指令集(RISC)”准绳的开源指令集架构。


别怕!我可以浅显地表明一下!——


指令集,关于CPU来说,便是介于软件和底层硬件之间的一套顺序指令的合集。指令集存储于CPU外部,引导CPU停止运算,并协助CPU更高效地运转。


PC电脑外面的CPU芯片(地方处置器)


我们如今常用的台式机电脑或效劳器,运用的次要是英特尔和AMD公司的CPU。这类CPU运用的指令集,属于“CISC庞大指令集”。CISC,便是Complex Instruction Set Computer(庞大指令集盘算机)


一款CPU支持的指令集,可以有许多种。


晚期盘算机的CPU,都是基于CISC架构的。


事先编译器的技能并不熟练,顺序都市间接以呆板码或是组合言语写成,为了增加顺序的设计日期,逐步开辟出单一指令,庞大操纵的顺序代码。设计师只需写下复杂的指令,再交给CPU去实行。


但是厥后有人发明,整个指令会合,只要约20%的指令经常会被运用到,约莫占了整个顺序的80%;剩余80%的指令,只占了整个顺序的20%。(典范的二八准绳)


于是,1979年美国加州大学伯克利分校的David Patterson传授提出了RISC的想法,主张硬件应该分心减速常用的指令,较为庞大的指令则应用常用的指令去组合。


RISC,便是Reduced Instruction Set Computer,精简指令集盘算机。


复杂来说,CISC义务处置才能强, 合适桌面电脑和效劳器。但高功能也带来高功耗的题目。


而RISC经过精简CISC指令品种,款式,简化寻址方法,到达省电高效的结果,合适手机、平板、数码相机等便携式电子产物或物联网产物。



上个世纪80年月,ARM公司便是基于RISC架构开端做本人的芯片,终极一步一步崛起,打败了英特尔,成为如今的挪动芯片之王。现在,包罗华为麒麟、高通骁龙在内的大局部手机终端和物联网设置装备摆设芯片,都是基于ARM的架构设计。



留意,我说的是ARM的架构,而不是ARM的芯片产物。


ARM这家公司的贸易形式很特殊。它做的是芯片的架构设计,相称于画工程图纸,然后把图纸卖给各大芯片制造公司,比方华为。这些公司基于这个原始图纸,停止修正,终极设计本人想要的芯片,交付芯片工场(比方台积电)去消费出来。


固然了,ARM的图纸并不是收费的。不只难免费,并且价钱十分昂贵。


依据网上的材料表现,ARM的受权费从几十万美元到几百上万万美元不等。法国有一家芯片创业公司承受媒体采访时曾说,他们假如运用ARM架构,要花失1500万美元的受权费。(这个答复厥后遭到ARM的否定,不论怎样说,横竖方便宜。)


现现在,随着5G、物联网、人工智能等技能的发达开展,越来越多的企业开端消费和制造效劳于各个垂直行业的终端和模组。


这也就意味着,越来越多的企业要自愿承受ARM或别的芯片巨擘的“剥削”。


大企业还好说,交就交呗,但关于许多中小型企业乃至首创企业来说,这简直便是彻底封闭了行进的大门。


这时分,就有人英勇地站出来了。



2010年,加州大学伯克利分校的一个研讨团队正在预备启动一个新项目。在为新项目选择指令集的时分,他们发明,x86指令集被Intel控制得去世去世的,ARM指令集的受权费又十分贵,MIPS、SPARC、PowerPC也存在知识产权题目。


在这种状况下,研讨团队决然决议,从零开端,设计一套全新的指令集。


在外人看来,这是一件令人望而生畏的任务。但现实上,伯克利的研讨团队只调集了一个4人小组,用了3个月的日期,就完成了RISC-V的指令集开辟。


固然看似十分轻松,但实在是有条件的。RISC-V之以是是个V(Five),便是由于它之前曾经有过I、II、III、IV。


担任带队研制这些RISC指令集的,不是他人,正是伯克利分校的David Patterson传授。往前翻翻这篇文章你就会发明,他便是RISC指令集的真正开创人。当年那篇正式提出精简指令集设计头脑的创始性论文——《精简指令集盘算机概述》,便是他和另一位名叫Ditzel的学者配合发布的。


David Patterson传授,厥后取得了图灵奖


正是由于有相干的技能沉淀,伯克利分校的团队才干在短期内做出了RISC-V。


第一代RISC-I处置器,早在1981年就曾经做出来了。


RISC-V指令集十分精简和灵敏。它的第一个版本只包括了不到50条指令,可以用于完成一个具有定点运算和特权形式等根本功用的处置器。假如用户需求的话,也可以依据本人的需求自界说新指令。


高校终究是高校,功利心没有那么重。再加上研讨团队自身的确也没钱没人去维护它。以是,在做出RISC-V指令集之后,研讨团队决议,将它彻底开放,运用BSD License开源协议。


BSD(Berkeley Software Distribution)开源协议是一个自在度十分大的协议,简直可以说是“为所欲为”。它容许运用者修正和重新公布开源代码,也容许基于开源代码开辟贸易软件公布和贩卖。


这就意味着,任何人都可以基于RISC-V指令集停止芯片设计和开辟,然后拿去卖钱,而不需求领取受权用度。


这就很嗨了,大批公司开端参加对RISC-V的研讨和二次开辟之中。


短短几年的日期里,包罗谷歌、华为、IBM、镁光、英伟达、高通、三星、西部数据等贸易公司,以及加州大学伯克利分校、麻省理工学院、普林斯顿大学、ETH Zurich、印度理工学院、洛伦兹国度实行室、新加坡南洋理工大学以及中科院盘算所等学术机构,都纷繁参加RISC-V基金会。


现在,RISC-V基金会共有包罗18家白金会员在内的235家会员单元(数据停止2019年7月10日)。这些会员单元中包括了半导体设计制造公司、条理集成商、设置装备摆设制造商、军工企业、科研机构、高校等林林总总的构造,足以阐明RISC-V的影响力在不时扩展。



正如前文所说,RISC-V关于我们国度的芯片奇迹有着十分紧张的意义。


临时以来,我们国度的芯片研发都受制于人。假如国际企业或科研机构可以应用开源的RISC-V做出根本自主知识产权的芯片,或许培育出相应的生态情况,将大大有利于中国半导体行业停止弯道超车。


因而,包罗中科院盘算所、华为公司、阿里巴巴团体等在内的20多个国际企奇迹单元,选择参加了RISC-V基金会。阿里照旧此中的白金会员。


2018年7月,上海经信委出台了国际首个支持RISC-V的政策。10月,中国RISC-V财产同盟建立。产物方面,中天微和华米科技先后公布了基于RISC-V指令集的处置器。


基于RISC-V开辟的黄山1号(华米),环球可穿着范畴第一颗人工智能芯片


我们的邻人印度,对RISC-V的热情更是低落。在过来数年中,印度当局赞助的处置器相干项目都开端向RISC-V靠拢。RISC-V曾经成为了印度的国度指令集。


RISC-V的疾速开展,给ARM如许的企业带来了很大的压力。


ARM公司客岁6月份就专门建了一个域名为riscv-basics.com的网站,外面的内容主题为“设计条理芯片之前需求思索的五件事”,从本钱、生态条理、碎片化危害、平安性和设计包管上对RISC-V停止打击。


RISC-V这边针锋绝对,建了一个域名为arm-basics.com的网站,以“设计条理芯片之前需求思索的六件事”为题(在ARM列出的五项上,新增了社区支持),对 ARM 停止还击。


几天后,ARM的riscv-basics.com的网站寂静下线。


虽然RISC-V在这场长久的“撕逼”中得胜,但ARM提出的那五个方面的质疑,也不是完全没有原理。尤其是碎片化题目,作为开源技能,RISC-V确实很难躲避。


(碎片化:由于RISC-V容许用户本人恣意添加新的指令,但照此趋向开展下去,能够当前许多芯片厂商开辟出的RISC-V架构处置器虽然都归属于统一RISC-V体系,但在实践使用搭配时却不克不及够适配异样版本的软件。)


总而言之,RISC-V可以被当作是一个充溢生命力的年老搅局者。寄盼望于它可以在短日期内和传统巨擘抗衡,是不理想的。但是它举起了冲破把持的大旗,为活跃的行业生态注入了新颖的生机,值得我们为之喝采,也值得我们学习。


星星之火可以燎原,大概这个搅局者未来真的能成为向导者,也纷歧定呢。


本文来自微信大众号:鲜枣讲堂(ID:xzclasscom);著作人:小枣君

本内容为著作人独立观念,不代表虎嗅态度。未经容许不得转载,受权事件请联络hezuo@lafranciscentral.com

正在改动与想要改动天下的人,都在虎嗅APP

赞赏
封闭赞赏 开启赞赏

支持一下   修正

确定

读了这篇文章的人还读了...

回顶部
珍藏
批评5
点赞23