談到開源，很容易聯(lián)想到開源操作系統(tǒng)，與操作系統(tǒng)隨算法創(chuàng)新及新的應(yīng)用需求而不斷更新?lián)Q代相比，指令集體系架構(gòu)具有更長(zhǎng)的生命周期，因而開源指令集似乎更為必要，在開源的大趨勢(shì)下，RISC-V近年來已經(jīng)受到業(yè)界的不少關(guān)注。

雖然現(xiàn)行市場(chǎng)主流的指令集架構(gòu)屬 x86 和 ARM，但I(xiàn)ntel的不授權(quán)和ARM 的高額授權(quán)費(fèi)與開源的趨勢(shì)大相徑庭。RISC-V是UC Berkeley設(shè)計(jì)并發(fā)布的一種免費(fèi)而且開放的指令集架構(gòu)，具有極強(qiáng)的擴(kuò)展性，其應(yīng)用可以覆蓋IoT設(shè)備、桌面計(jì)算機(jī)、高性能計(jì)算機(jī)等眾多領(lǐng)域。并且允許任何人以非常低的門檻設(shè)計(jì)、制造和銷售RISC-V芯片和軟件。

RISC-V的由來？

早期的微處理器大部分為復(fù)雜指令集（CISC）架構(gòu)，代表：Intel的x86。8086意味著x86架構(gòu)的誕生，而x86作為特定微處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)語言的指令集，定義了芯片的基本使用規(guī)則。8086也直接帶動(dòng)了Intel成為全球首屈一指的芯片巨頭。

隨著編譯器技術(shù)以及其他技術(shù)的發(fā)展，研究人員漸漸發(fā)現(xiàn)復(fù)雜的指令限制了處理器速度的進(jìn)一步提高，精簡(jiǎn)指令集（RISC）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，IBM 801是較早用精簡(jiǎn)指令集的理念來設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，并發(fā)展成為了今天的Power架構(gòu)。1980年，Berkeley的Dave Patterson主導(dǎo)了Berkeley RISC項(xiàng)目并設(shè)計(jì)了其第一代的處理器RISC I。RISC-V是第五代，是由Berkeley的Krste Asanovic教授團(tuán)隊(duì)從2010年夏天開始，大約花了四年的時(shí)間，設(shè)計(jì)和開發(fā)的一套完整的新的指令集，同時(shí)也包含了移植好的編譯器、工具鏈、仿真器，并經(jīng)過數(shù)次流片驗(yàn)證。為了能夠加快開發(fā)的效率，以便能夠快速評(píng)估和修改設(shè)計(jì)以及提高可復(fù)用性，Chisel作為一種新的硬件構(gòu)建語言也被開發(fā)了出來。

在此之前，OpenRISC也是一種開源指令集，但的許可證為GPL，意味著所有的指令集改動(dòng)后都必須開源。而RISC-V的許可證為BSD License授權(quán)，用完無需開源。這也是Krste團(tuán)隊(duì)發(fā)展RISC-V的重要原因之一。

RISC-V優(yōu)勢(shì)

（1）避免授權(quán)金：RISC-V指令集是一個(gè)“活”的、現(xiàn)代的、沒有專利問題和沒有歷史包袱的全新指令集，并且以BSD許可證發(fā)布。任何公司都可以在自己的產(chǎn)品中免費(fèi)使用，而修改也無需再開源。

（2）簡(jiǎn)單易上手開發(fā)：X86 和 ARM 的手冊(cè)皆有上千多頁，對(duì)工程師而言是相當(dāng)大的負(fù)擔(dān)，因?yàn)橐O(shè)計(jì)一顆 CPU，工程師就要熟悉 ISA 中的所有規(guī)定，越熟悉才能設(shè)計(jì)出越好的 CPU。至于 RISC-V 則只需要約 100 頁左右，大幅縮小工程師的負(fù)擔(dān)。

（3）最安全，后門ByeBye：由于可以提供RISC-V IP源代碼，并且這種源代碼是開放的，因此客戶能夠全面檢查RTL，以確保最高的信任級(jí)別。

RISC-V關(guān)鍵詞

關(guān)于RISC-V，先來了解2個(gè)機(jī)構(gòu)（RISC-V基金會(huì)、SiFive）、1個(gè)研討會(huì)（Workshop）。

（1）RISC-V基金會(huì)是非營利組織，主要工作是維護(hù)RISC-V架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

（2）SiFive則是一家以營利為目標(biāo)的公司，但該公司的主要產(chǎn)品依然維持開放原始碼，由柏克萊教授與研究生共同創(chuàng)辦。SiFive最新Coreplex IP產(chǎn)品（E31 Coreplex、E51 Coreplex）提供目前訪問RISC-V內(nèi)核最快捷也最簡(jiǎn)單的方式。

（3）RISC-V研討會(huì)從2015年開始，每半年一次，現(xiàn)已舉辦六屆，2017年5月8日第六屆RISC-V研討會(huì)首度登陸中國，在上海交通大學(xué)亮相。前兩屆分別在美國麻省理工學(xué)院和谷歌公司舉行。

RISC-V正式誕生至今僅兩年多的時(shí)間，擁有強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)，涵蓋了谷歌、微軟、IBM、高通、NVIDIA、三星和美高森美等多家企業(yè)。這些成員公司及第三方開源企業(yè)為軟件和工具鏈(包括GCC和二進(jìn)制工具集，兩者都已升級(jí))的成熟穩(wěn)定作出了積極的貢獻(xiàn)。面對(duì)擁有龐大開源群眾基礎(chǔ)和移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?jié)摿Φ闹袊袌?chǎng)，RISC-V希望能夠在未來不斷深入推廣RISC-V技術(shù)并加強(qiáng)本土合作，擴(kuò)大生態(tài)系統(tǒng)，以開源、開放并透明的技術(shù)為中國本土芯片設(shè)計(jì)提供新的選擇。

SiFive：RISC-V商業(yè)化的引領(lǐng)者

但在Intel和ARM組成的處理器架構(gòu)王朝里，盡管RISC-V的優(yōu)勢(shì)顯著，要加速RISC-V商業(yè)化進(jìn)程，還需要強(qiáng)有力的推手，SiFive是首家基于RISC-V指令集架構(gòu)的定制半導(dǎo)體供應(yīng)商，也是RISC-V研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)展起來的，由RISC-V開創(chuàng)者Krste Asanovic，以及Yunsup Lee和Andrew Waterman所創(chuàng)建，目前三分之一的員工為RISC-V研發(fā)團(tuán)隊(duì)的成員。

SiFive如何加速RISC-V商業(yè)化？秘訣在于全新的商業(yè)模式。

SiFive首席技術(shù)官和聯(lián)合創(chuàng)始人Yunsup Lee表示：“通過‘調(diào)研-評(píng)估-購買’模式，我們讓獲得Coreplex IP訪問許可變得像購買任何軟件服務(wù)一樣易如反掌。”同時(shí)，Coreplex IP以其透明的價(jià)格、簡(jiǎn)化的合同以及可下載的RTL文件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)開放RISC-V內(nèi)核簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)的訪問。

SiFive產(chǎn)品及業(yè)務(wù)拓展副總裁剛至堅(jiān)先生介紹，在SiFive官網(wǎng)上，任何公司都可以輕松獲得其想要的服務(wù)，直接在官網(wǎng)進(jìn)行選購，無需反復(fù)報(bào)價(jià)，小公司也不會(huì)遭遇如與ARM合作的困難，可幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)師縮短上市時(shí)間，減少成本費(fèi)用，定制化RISC-V讓定制硅芯片產(chǎn)品更加大眾化。

隨著RISC-V生態(tài)系統(tǒng)的快速發(fā)展，SiFive Coreplex IP設(shè)計(jì)已成為RISC-V內(nèi)核的實(shí)際領(lǐng)導(dǎo)者，擁有比任何其他RISC-V架構(gòu)廠商更多的客戶群、硅產(chǎn)品和開發(fā)板。但事實(shí)上，RISC-V的特性已經(jīng)決定了用戶可以在不同產(chǎn)品階段靈活選擇不同的RISC-V架構(gòu)廠商。剛至堅(jiān)先生指出：“不同于ARM和MIPS，一旦客戶選擇一種架構(gòu)，將來便只能與其繼續(xù)進(jìn)行合作，RISC-V可以使用戶在SiFive和其他RISC-V架構(gòu)廠商進(jìn)行選擇，不同階段的產(chǎn)品可以選擇不同廠商?！?/p>

剛至堅(jiān)先生介紹，SiFive目前有兩類產(chǎn)品：一類是CPU Core IP；另一類是Freedom SoC，包括面向低成本的Freedom Everywhere平臺(tái)（為微控制器、嵌入式產(chǎn)品、物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴應(yīng)用而設(shè)計(jì)）及面向高性能的Freedom Unleashed平臺(tái)（機(jī)器學(xué)習(xí)、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用）。

SiFive新品

基于多流片流程的數(shù)年研究和持續(xù)改進(jìn)，SiFive的Coreplex IP展示了比其他指令集架構(gòu)更高的功效。在產(chǎn)品發(fā)布時(shí)推出了兩項(xiàng)最初的Coreplex設(shè)計(jì)規(guī)格：

?  E31 Coreplex – 作為全球部署最為廣泛的RISC-V內(nèi)核，E31 Coreplex專為低功耗、高性能的32位嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)，如邊緣運(yùn)算，智能物聯(lián)網(wǎng)或可穿戴設(shè)備。

?  E51 Coreplex – 是一款64位嵌入式內(nèi)核，也是作為控制工具的理想解決方案，或是更大的64位片上系統(tǒng)中的微型內(nèi)核。該產(chǎn)品的小尺寸和性能效率，使其與典型的大型64位處理器區(qū)分開來，同時(shí)保留了與主流工具鏈的全軟件兼容。

在2016年11月舉辦的第五屆RISC-V研討會(huì)上，SiFive推出Freedom Everywhere 310（FE310）片上系統(tǒng)和HiFive1軟件開發(fā)板。HiFive1也是全球首款基于開源指令集RISC-V架構(gòu)的商用SoC FE310開發(fā)板。

后記：與Intel和ARM僅擅長(zhǎng)PC或移動(dòng)端處理器領(lǐng)域不同，RISC-V適應(yīng)各種應(yīng)用領(lǐng)域，而云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)作為新興市場(chǎng)更容易切入。RISC-V在功耗、性能等各方面都不輸給ARM，其可擴(kuò)展性更強(qiáng)，提供免費(fèi)的開源編譯和仿真環(huán)境。業(yè)界對(duì)RISC-V的前景也是各種看好，且待RISC-V生態(tài)進(jìn)一步成熟，相信RISC-V顛覆Intel x86和ARM對(duì)市場(chǎng)的統(tǒng)治也不無可能。