2020年,芯片产业的国民关注度达到了新的顶峰,芯片行业一举一动都能拨动人们的心弦。对“自主可控”的迫切需求,对“垄断危机”的无限担忧,用可被自由使用的指令集架构RISC-V来设计处理器被视为可以“突破围城”的机会。中科院院士倪光南就曾公开表示,RISC-V很可能在未来发展成世界主流CPU之一,在CPU领域形成Intel、ARM和RISC-V三分天下的格局。

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RISC-V技术提供一种开放性的简易方式来运行个人电脑、智能手机和服务器的处理器。它成为最新的竞争对手,挑战英特尔公司(Intel Corp., INTC)和Arm Holdings Ltd. (ARM)长期占主导地位的两种专有架构。

根据RISC-V基金会(RISC-V Foundation)的资料,RISC-V起源于伯克利大学的一个研究。2010年5月,Krste Asanović教授和研究生Yunsup Lee和Andrew Waterman启动了RISC-V指令集。该指令集是属于UC Berkeley 并行计算实验室(Par Lab)的一部分,而行业大拿David Patterson教授则是该中心的主任。在Par Lab中还开发了用于设计许多RISC-V处理器的Chisel语言(Constructing Hardware in a Scala Embedded Language,硬件构建语言)。Par Lab是一个为期五年的项目,旨在推动并行计算的发展,在2008年至2013年的5年中,该并行计算由英特尔和微软共同出资千万美元。

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Krste Asanovic教授

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RISC-V基金会成立于2015年,成员中包括了Google、惠普、Oracle、西部数据等硅谷巨头。2018年11月,RISC-V基金会宣布与Linux基金会联合合作。作为合作的一部分,Linux基金会为RISC-V International提供了运营,技术和战略支持。2020年,为缓解对开放式合作模式的政治干扰的担忧,RISC-V International作为非盈利性会员组织在瑞士注册成立,替代在美国的基金会实体以躲避潜在贸易限制。据称,美国对RISC-V没有任何出口限制。

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RISC-V基金会Premier Members包含一些中国科技公司。中国目前实际参与RISC-V开发的企业企业包括平头哥(阿里巴巴)、华米科技(小米)、兆易创新、芯来科技、芯启科技、睿思芯科、核芯互联、飞利信、北京君正、晶心科技、清芯源、乐鑫科技、赛昉科技等。

精简指令集计算(RISC)与RISC-V

精简指令集计算(RISC,reduced instruction set computing)或简译为精简指令集,是计算机中央处理器的一种设计模式,是相对于复杂指令集(CISC,complex instruction set computer)的一个概念。精简指令集的名称最早来自1980年David Andrew Patterson在加州大学柏克莱分校主持的Berkeley RISC计划。目前的Power架构、MIPS架构和ARM架构都采用RISC指令集,而ARM是迄今为止发展的最好的RISC指令集。

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另参见:酷玛实验室(Culmart STEAM Labs)精简指令集RISC

Krste Asanović教授主持的RISC-V,"V"包含两层意思,一是这是Berkeley从RISC I开始设计的第五代指令集架构,二是它代表了变化(variation)和向量(vectors)。

产业支持

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SiFive公司由RISC-V发明团队Krste Asanovic、Yunsup Lee和Andrew Waterman创建,目前拥有450多名员工,拥有15个设计中心。SiFive 的 RISC-V 架构处理器有超过 100 项执照,全球前 10 大半导体业者中、有 6 家是该公司客户,当中包括高通、SK 海力士、英特尔等,2019年预计销售额在1亿美金,是全球半导体行业发展最快的公司之一。

SiFive主要产品和服务包括:RISC-V内核IP(SiFive Core IP)、SiFive Core Designer、DesignShare、SoC IP模板及开发板,基本可以代表目前RISC-V产业中头部企业、顶尖技术的发展情况。

此外,Esperanto、Codasip、Cortus、Pintouge、Syntacore等企业都在做RISC-V IP产品。RISC-V基金会也不乏IBM、NXP、西部数据英伟达、高通、三星、谷歌、华为、阿里、Red Hat与巨头特斯拉的身影。

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lowRISC是一个非营利性组织,主导者是风靡世界的开源硬件树莓派(Raspberry Pi)的创始人之一Rob Mullins,lowRISC正在基于RISC-V开发一款真正的开源处理器芯片,希望以其来代替目前树莓派上的由博通开发的非开源处理器。

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中国开放指令生态(RISC-V)联盟(China RISC-V Alliance,CRVA)总部(即联盟秘书处所在地)设在中国科学院计算技术研究所。

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2018年2月1日SiFive发布了面向PC的RISC-V主板Unmatched,具有Freedom U540,这是业界首款可商用的具有Linux功能的RISC-V SoC。最新在售的型号为HiFive Unmatched和HiFive Rev B。

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2020年7月,清华-伯克利深圳学院(TBSI)的RISC-V 国际开源实验室(RIOS)发布了首个可运行 Linux 系统的 RISC-V 架构微型计算机 PicoRio,对标基于 ARM 架构的开源微型计算机系统 Raspberry Pi (树莓派)。 本文发布时尚无公开成品信息。

RISC-V被称为"芯片界Linux",RISC-V指令集的未来在于IoT、专用芯片、AI、边缘计算等新兴领域。


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