RISC-V 是计算机领域的新秀之一,也是开源硬件中最成功的例子之一。预计未来几年将售出数百亿个 RISC-V 核心,这个数量将与同一时间段内销售的 x86 和 ARM 核心数量相当。本文将介绍 RISC-V 的相关信息以及其未来发展方向。
RISC-V:自由且开源的指令集架构
RISC-V 发音为「risk five」,是由 RISC-V International(前身为 RISC-V 基金会)开发和维护的指令集架构(ISA)。ISA 是 CPU 设计的起点,决定基本操作指令、可以添加哪些可选操作指令,以及什么类型的软件可以在 CPU 运行等基本信息。RISC-V 是一种精简指令集计算机体系结构,默认只配备非常少的指令。
ARM 也是一种 RISC 设计,而 x86 是一种复杂指令集计算机设计(CISC)。
RISC-V 最大的「卖点」是——开源。任何想使用标准 RISC-V 设计并修改的公司都可以自由发挥。而 x86 由 Intel 和 AMD 共同拥有,其他公司无法(合法地)制造 x86 处理器。虽然可以制造自己版本的 ARM 芯片,也需要向 ARM 公司支付费用,还不能改变 ISA。
当然,这种方法有利有弊:
- 好消息是,设计没有许可费或限制,对于希望尽可能自治并降低开发成本的公司非常有利。
- 坏消息是,设计 CPU 这件事本身就不容易,要行使这种程度的自由当然也不会容易。
此外,制造 RISC-V 处理器的公司没义务与他人分享技术,但也可以像 ARM 那样授权设计。
RISC-V 简史
RISC-V 这个名字看起来就有点怪怪的,您可能会认为它是一系列 RISC ISA 中的第五个,但这种理解并不完全准确。RISC-I 和 RISC-II 是在 1981 年设计的,RISC-III 和 RISC-IV 是分别于 1984 年和 1988 年推出的两个 ISA(称为 SOAR 和 SPUR)。除了它们都是 RISC 设计之外,RISC-V 与 80 年代的这些 ISA 之间没有实质性联系。
- 在 ISA 中,RISC-V 几乎是新生儿。2010 年,伯克利并行计算实验室(简称 Par Lab)开始研究 RISC-V,并获得了 Microsoft 和 x86 ISA 创作者 Intel 的资金支持。
- 到 2011 年,第一个 RISC-V 原型已经准备好制造。在 David Patterson 和 Krste Asanović 的论文认为「开源硬件是未来,RISC-V 是可行的 ISA。」之后,2014 年,RISC-V 从研究项目转变为实际的 ISA,可以供公司使用。
- 2015 年,成立了 RISC-V 基金会(现 RISC-V International)。
RISC-V 的诞生仅有 8 年时间,但设计芯片本身就需要漫长的数年时间,因此现在很难评估 RISC-V 的地位。
从目前公开消息来看,RISC-V International 的成员人数已经超过 3500人,比 2020 年初的 600 人、2021 年初的 1500 人和 2021 年末的 2200 人要多。至于实际市场份额,却很难说。
2023 年 5 月,RISC-V CTO Mark Himelstein 声称,成员公司已销售了「几十亿」RISC-V 核心,这符合 2022 年和 2023 年的预测。
RISC-V 对 CPU 市场的雄心
RISC-V International 在增长方面雄心勃勃。引用一项研究预测,到 2025 年将销售 600 亿 RISC-V 核心;另一项研究预测,到 2027 年 RISC-V 的复合年增长率(CAGR)将接近 35%。在一个已经成熟的行业中,35% 的 CAGR 是极具攻击性和快速的。
RISC-V 的关键市场包括工业应用、5G 和蜂窝网络,以及低端智能手机、个人电脑、游戏机和服务器。越来越多的公司正在寻求设计自己的芯片,这肯定有助于推动 RISC-V 的增长。
RISC-V 的引入导致了众多专门从事 RISC-V 芯片的公司成立。SiFive 就是其中比较亮眼的一个,它是首批制造 RISC-V 芯片的公司之一,通过授权其定制的 RISC-V 设计来创收,与 ARM 有着非常相似的商业模式。
目前,SiFive 宣称其技术可以在穿戴设备、汽车和其他众多领域的应用。此外,曾使用其他 ISA 的公司也纷纷开始转向使用 RISC-V;Microchip 的子公司 Microsemi 就用 RISC-V 内核替换了其 FPGA 中的 ARM 内核。
许多支持和使用 RISC-V 的公司可能会让人意外,其中包括:
- 创始成员之一 Nvidia,曾于 2020 年到 2022 年试图收购 ARM;
- 创始成员之一 IBM,拥有自己的 PowerPC ISA;
- 创始成员之一 Qualcomm,领先的 ARM 芯片设计厂商;
- Intel 参与了 RISC-V 的开发和芯片制造,并创建了 x86,是迄今为止最「古老」、最重要的 ISA 之一。
实际上,许多公司认为 RISC-V 可以与其他 CPU 共存,而不仅仅是 ARM 和 x86 的简单替代品。
ARM 并不特别支持 RISC-V,认为碎片化的风险是不使用 RISC-V 的一个重要原因。碎片化是指技术标准没有严格执行或未执行的情况。对 RISC-V 的担忧在于:由于一切都可以被修改,可能会在硬件生态系统中,出现某些 RISC-V 软件无法在所有 RISC-V 芯片上运行的情况。因为不同的 RISC-V 手机芯片并不都支持相同的操作系统,实际上,这种情况已经发生了。当然,RISC-V 芯片制造商有强烈的动力遵守标准,以避免这种情况发生。未来,RISC-V 公司将需要谨慎处理碎片化问题。
RISC-V 拥有成千上万的成员,包括世界领先的计算机公司、大学等,很难想象 RISC-V 不会成为计算领域的重要参与者。也许几年后,人们会争论 ARM 和 RISC-V 哪个更适合智能手机。
最新评论
????
要通过微软云端中转,你可以先试试 onedrive 你能不能用……
涨见识了,还是Lol LTSC版本强大
发不了图片