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芯片也开源?网红RISC-V究竟是什么东东?

admin 热点 2020-06-12 00:01:16 274 1

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头图来自:东方IC;本文来自微信民众号:鲜枣教室(ID:xzclasscom);作者:小枣君


头几天小枣君给人人引见了开源基站O-RAN。


本日小枣君又要给人人引见一个开源的东西,那就是现在半导体行业的网红、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宜起,国人对芯片的关注度被提升到亘古未有的高度。好像一夜之间,所有人都知道了芯片的重要性,体会到“缺芯”会致使何等严峻的结果。


本年,华为又被美国政府盯上,列入了实体名单,再次激发全国范围对芯片自立研发才的关注和议论。


内外因的综合作用下,国度重点加强了对芯片范畴的投资,越来越多的企业最先注重对芯片研发的投入。


而RISC-V,在这个症结节点,将极能够发挥异常症结的作用。


终究什么是RISC-V?


RISC-V,平常被念做:risk five。V,就是罗马数字5。 


许多人提到RISC-V,都邑说它是开源芯片。实在这类说法是不对的。正确来讲,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!我可以浅显地解释一下!——


指令集,关于CPU来讲,就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内部,指导CPU举行运算,并协助CPU更高效地运转。


PC电脑内里的CPU芯片(中央处置惩罚器)


我们现在经常运用的台式机电脑或服务器,运用的主假如英特尔和AMD公司的CPU。这类CPU运用的指令集,属于“CISC庞杂指令集”。CISC,就是Complex Instruction Set Computer(庞杂指令集计算机)


芯片也开源?网红RISC-V究竟是什么东东? 人工智能 第1张

一款CPU支撑的指令集,可以有许多种。


初期计算机的CPU,都是基于CISC架构的。


当时编译器的手艺并不熟练,顺序都邑直接以机器码或是组合言语写成,为了削减顺序的设想时刻,逐步开辟出单一指令,庞杂操纵的顺序代码。设想师只需写下简朴的指令,再交给CPU去实行。


然则厥后有人发明,全部指令集合,只有约20%的指令经常会被运用到,约莫占了全部顺序的80%;盈余80%的指令,只占了全部顺序的20%。(典范的二八准绳)


因而,1979年美国加州大学伯克利分校的David Patterson传授提出了RISC的主意,主意硬件应当用心加快经常运用的指令,较为庞杂的指令则运用经常运用的指令去组合。


RISC,就是Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机。


简朴来讲,CISC使命处置惩罚才强, 合适桌面电脑和服务器。但高性能也带来高功耗的题目。


而RISC经由过程精简CISC指令品种,花样,简化寻址体式格局,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。


芯片也开源?网红RISC-V究竟是什么东东? 人工智能 第2张


上个世纪80年代,ARM公司就是基于RISC架构最先做自身的芯片,终究一步一步兴起,战胜了英特尔,成为现在的挪动芯片之王。现在,包含华为麒麟、高通骁龙在内的大部分手机终端和物联网装备芯片,都是基于ARM的架构设想。


芯片也开源?网红RISC-V究竟是什么东东? 人工智能 第3张


注重,我说的是ARM的架构,而不是ARM的芯片产物。


ARM这家公司的商业形式很迥殊。它做的是芯片的架构设想,相当于画工程图纸,然后把图纸卖给各大芯片制作公司,比方华为。这些公司基于这个原始图纸,举行修正,终究设想自身想要的芯片,托付芯片工场(比方台积电)去临盆出来。


固然了,ARM的图纸并非免费的。不仅不免费,而且价钱异常高贵。


依据网上的材料显现,ARM的受权费从几十万美元到几百上千万美元不等。法国有一家芯片创业公司接收媒体采访时曾说,他们假如运用ARM架构,要花掉1500万美元的受权费。(这个回覆厥后遭到ARM的否定,不管怎么说,横竖不廉价。)


现现在,跟着5G、物联网、人工智能等手艺的蓬勃生长,越来越多的企业最先临盆和制作服务于各个垂直行业的终端和模组。


这也就意味着,越来越多的企业要被迫接收ARM或别的芯片巨子的“剥削”。


大企业还好说,交就交呗,但关于许多中小型企业以至始创企业来讲,这险些就是完整封闭了行进的大门。

二线城市的半导体战争

郡县治,则芯片半导体立


这时刻,就有人勇敢地站出来了。


芯片也开源?网红RISC-V究竟是什么东东? 人工智能 第4张


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。在为新项目挑选指令集的时刻,他们发明,x86指令集被Intel掌握得死死的,ARM指令集的受权费又异常贵,MIPS、SPARC、PowerPC也存在知识产权题目。


在这类情况下,研讨团队毅然决议,从零最先,设想一套全新的指令集。


在外人看来,这是一件使人望而生畏的事情。但事实上,伯克利的研讨团队只召集了一个4人小组,用了3个月的时刻,就完成了RISC-V的指令集开辟。


虽然看似异常轻松,但现实上是有条件的。RISC-V之所以是个V(Five),就是因为它之前已有过I、II、III、IV。


担任带队研制这些RISC指令集的,不是他人,恰是伯克利分校的David Patterson传授。往前翻翻这篇文章你就会发明,他就是RISC指令集的真正创始人。昔时那篇正式提出精简指令集设想头脑的开创性论文——《精简指令集计算机概述》,就是他和另一位名叫Ditzel的学者配合宣布的。


芯片也开源?网红RISC-V究竟是什么东东? 人工智能 第5张

David Patterson传授,厥后获得了图灵奖


恰是因为有相干的手艺沉淀,伯克利分校的团队才在短期内做出了RISC-V。


芯片也开源?网红RISC-V究竟是什么东东? 人工智能 第6张

第一代RISC-I处置惩罚器,早在1981年就已做出来了。


RISC-V指令集异常精简和天真。它的第一个版本只包含了不到50条指令,可以用于完成一个具有定点运算和特权形式等基础功能的处置惩罚器。假如用户须要的话,也可以依据自身的需求自定义新指令。


高校毕竟是高校,功利心没有那末重。再加上研讨团队自身确切也没钱没人去保护它。所以,在做出RISC-V指令集今后,研讨团队决议,将它完整开放,运用BSD License开源协定。


BSD(Berkeley Software Distribution)开源协定是一个自由度异常大的协定,险些可以说是“随心所欲”。它许可运用者修正和从新宣布开源代码,也许可基于开源代码开辟商业软件宣布和贩卖。


这就意味着,任何人都可以基于RISC-V指令集举行芯片设想和开辟,然后拿去卖钱,而不须要付出受权用度。


这就很嗨了,多量公司最先到场对RISC-V的研讨和二次开辟当中。


短短几年的时刻里,包含谷歌、华为、IBM、镁光、英伟达、高通、三星、西部数据等商业公司,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、洛伦兹国度实验室、新加坡南洋理工大学以及中科院计算所等学术机构,都纷纭到场RISC-V基金会。


现在,RISC-V基金会共有包含18家白金会员在内的235家会员单位(数据停止2019年7月10日)。这些会员单位中包含了半导体设想制作公司、系统集成商、装备制作商、军工企业、科研机构、高校等形形色色的构造,足以申明RISC-V的影响力在不断扩大。


芯片也开源?网红RISC-V究竟是什么东东? 人工智能 第7张


正如前文所说,RISC-V关于我们国度的芯片奇迹有着异常重要的意义。


长期以来,我们国度的芯片研发都受制于人。假如国内企业或科研机构可以运用开源的RISC-V做出基础自立知识产权的芯片,也许培养出响应的生态环境,将大大有利于中国半导体行业举行弯道超车。


因而,包含中科院计算所、华为公司、阿里巴巴团体等在内的20多个国内企奇迹单位,挑选到场了RISC-V基金会。阿里照样个中的白金会员。


2018年7月,上海经信委出台了国内首个支撑RISC-V的政策。10月,中国RISC-V产业同盟建立。产物方面,中天微和华米科技前后宣布了基于RISC-V指令集的处置惩罚器。


芯片也开源?网红RISC-V究竟是什么东东? 人工智能 第8张

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的热忱更是高涨。在过去数年中,印度政府赞助的处置惩罚器相干项目都最先向RISC-V挨近。RISC-V已成为了印度的国度指令集。


RISC-V的疾速生长,给ARM如许的企业带来了很大的压力。


ARM公司客岁6月份就特地建了一个域名为riscv-basics.com的网站,内里的内容主题为“设想系统芯片之前须要斟酌的五件事”,从本钱、生态系统、碎片化风险、安全性和设想保证上对RISC-V举行进击。


RISC-V这边针锋相对,建了一个域名为arm-basics.com的网站,以“设想系统芯片之前须要斟酌的六件事”为题(在ARM列出的五项上,新增了社区支撑),对 ARM 举行回击。


几天后,ARM的riscv-basics.com的网站悄悄下线。


只管RISC-V在这场短暂的“撕逼”中得胜,但ARM提出的那五个方面的质疑,也不是完整没有原理。尤其是碎片化题目,作为开源手艺,RISC-V确实很难躲避。


(碎片化:因为RISC-V许可用户自身恣意增加新的指令,但照此趋向生长下去,能够今后许多芯片厂商开辟出的RISC-V架构处置惩罚器只管都归属于统一RISC-V系统,但在现实运用搭配时却不可以适配一样版本的软件。)


总而言之,RISC-V可以被看成是一个充溢生命力的年青搅局者。寄希望于它可以在短时刻内和传统巨子对抗,是不现实的。然则它举起了突破垄断的大旗,为烦闷的行业生态注入了新颖的生机,值得我们为之喝采,也值得我们进修。


星星之火可以燎原,也许这个搅局者将来真的能成为领导者,也不一定呢。


本文来自微信民众号:鲜枣教室(ID:xzclasscom);作者:小枣君

*文章为作者自力看法,不代表虎嗅网态度
本文由 鲜枣教室 受权 虎嗅网 宣布,并经虎嗅网编辑。转载此文章须经作者赞同,并请附上出处(虎嗅网)及本页链接。原文链接:https://www.huxiu.com/article/308257.html
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