谷歌“新寵”RISC-V，優(yōu)勢(shì)到底在哪

RISC-V是加州大學(xué)伯克利分校 RISC ISA 設(shè)計(jì)的第五版。羅馬數(shù)字“V”表示“變體”和“向量”，表示它支持一系列計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究。2010年，當(dāng)時(shí)加州大學(xué)伯克利分校計(jì)算機(jī)系教授Krste Asanovi? 博士想要制定一個(gè)像Linux 一樣的開源計(jì)算機(jī)系統(tǒng)規(guī)范。在獲得了David Patterson 博士的幫助后，它們于1990 年代開始RISC 芯片的設(shè)計(jì)工作，最終形成了 RISC-V。后來(lái)，RISC-V 基金會(huì)成立，旨在維護(hù)、宣傳和管理RISC-IV IP，并協(xié)助廠商相互合作。

RISC-V與ARM一樣，都是屬于RISC精簡(jiǎn)指令集，目前網(wǎng)上已經(jīng)有很多媒體分析過(guò)這兩種指令集開源與封閉、免費(fèi)和收費(fèi)的區(qū)別，今天我們一起看看它們?cè)诩軜?gòu)上有什么異同。

從內(nèi)存交互方式看，RISC-V與ARM都使用加載-存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)，即只有在存和取數(shù)據(jù)時(shí)可以訪問(wèn)存儲(chǔ)器(內(nèi)存)，運(yùn)算型指令操作均在CPU內(nèi)完成，最終的計(jì)算結(jié)果也將寫回內(nèi)存中。

“當(dāng)前，RISC-V指令集的軟件適配工作的進(jìn)展速度已經(jīng)非?？?，這與RISC-V指令集開放免費(fèi)的優(yōu)勢(shì)被全球軟件開發(fā)者看好有直接關(guān)聯(lián)。”唐丹對(duì)記者表示，目前，絕大部分核心基礎(chǔ)軟件已經(jīng)完成與RISC-V指令集的適配。例如2019年以來(lái)，16268個(gè)Debian操作系統(tǒng)軟件包中已有15148個(gè)完成與RISC-V指令集的適配，適配率已超過(guò)95%。RISC-V已經(jīng)成為Debian支持的Tier-1架構(gòu)，僅次于X86和Arm。

“高性能RISC-V處理器需要與基礎(chǔ)軟件同步研發(fā)，才能更好與基礎(chǔ)軟件進(jìn)行適配。在處理器不同研發(fā)階段就引入基礎(chǔ)軟件的測(cè)試和驗(yàn)證，一方面能發(fā)現(xiàn)處理器設(shè)計(jì)中的功能問(wèn)題，另外還能在處理器設(shè)計(jì)中對(duì)性能進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)?！碧频ふf(shuō)。

在RISC-V峰會(huì)上可能是最大的硬件新聞中，Ventana 透露了其新的 Veyron V1 數(shù)據(jù)中心級(jí)小芯片處理器的詳細(xì)信息。這種具有 3.6GHz 運(yùn)行頻率的 RAS(可靠性、可用性和可維護(hù)性)功能的 8 寬超標(biāo)量、亂序 CPU 設(shè)計(jì)旨在與 AMD、Arm 和英特爾的最新服務(wù)器處理器正面交鋒。

該小芯片采用臺(tái)積電的 5 納米工藝制造，每個(gè) 16 CPU 集群具有 48MB 的三級(jí)緩存。通過(guò)將多個(gè) Veyron V1 小芯片與中央內(nèi)存和 I/O 芯片相結(jié)合，硅供應(yīng)商或系統(tǒng)公司可以在一個(gè)插槽中構(gòu)建具有 128 個(gè) CPU 內(nèi)核的服務(wù)器處理器。

TIRIAS Research 認(rèn)為今年將是 RISC-V 指令集的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，大量芯片和軟件計(jì)劃投放市場(chǎng)。Imagination Technologies 和 XMOS 等老牌公司以及大多數(shù)初創(chuàng)企業(yè)都在采用 RISC-V。它在主流采用方面的進(jìn)展似乎是不可阻擋的。

Gartner芯片行業(yè)分析師也表示：“RISC-V這類芯片架構(gòu)的市場(chǎng)需要培養(yǎng)5-10年才有機(jī)會(huì)與ARM競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)在的問(wèn)題不僅僅是生態(tài)沒(méi)有建立起來(lái)，產(chǎn)品的性能也還有待提升?！?

RISC-V的集成并不簡(jiǎn)單，需要更多的應(yīng)用來(lái)管理核心質(zhì)量和驗(yàn)證。隨著RISC-V的生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，未來(lái)肯定會(huì)展現(xiàn)出新的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。

RISC-V在中國(guó)的發(fā)展非常迅速，英國(guó)機(jī)構(gòu)Global Data甚至認(rèn)為：“中國(guó)大陸在大力發(fā)展RISC-V架構(gòu)，以擺脫對(duì)ARM的依賴，5年后將會(huì)見到顯著的成果，那時(shí)候說(shuō)不定ARM就可有可無(wú)了?！?

對(duì)于RISC-V未來(lái)的生態(tài)發(fā)展趨勢(shì)，無(wú)論是IoT市場(chǎng)的規(guī)?；瘧?yīng)用，還是高性能領(lǐng)域的未來(lái)潛力，RISC-V這個(gè)新興架構(gòu)正吸引著全球眾多參與者躬身其中。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外各大科技公司正在大力布局RISC-V架構(gòu)，通過(guò)這款開源、精簡(jiǎn)的架構(gòu)平臺(tái)，設(shè)計(jì)出所需的芯片產(chǎn)品，或者通過(guò)RISC-V延伸出其它的生態(tài)系統(tǒng)。不管是軟件還是硬件，RISC-V的適配能力正逐步擴(kuò)大。

展望未來(lái)，RISC-V與Arm和X86將會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中逐漸找到自己的定位，不斷融合、互相借鑒、長(zhǎng)期共存，形成“三分天下”的局面，在各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。

目前25 個(gè) RISC-V 國(guó)際頂級(jí)成員中有 13 個(gè)來(lái)自中國(guó)，包括阿里云、華為技術(shù)有限公司和中興通訊、騰訊、百度等等，這些廠商都在RISC-V芯片上提前布局了，相信接下來(lái)RISC-V芯片，在這些中國(guó)廠商的發(fā)展下，將會(huì)迎來(lái)真正的爆發(fā)。