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晶片作為信息時代最底層的技術,它的重要性不言而喻,但目前晶片的指令集架構卻被ARM和X86兩大霸主壟斷。為了打破這一市場格局,近幾年RISC-V越來越受到人們的關注。
對此,中國工程院院士、中科院計算技術研究所研究員倪光南曾在「第十五屆中國(南京)軟體產品和信息服務交易會」上表示,未來RISC-V很可能成為世界主流的CPU之一,從而在CPU領域形成Intel、ARM、RISC-V三分天下的格局。
那麼,究竟什麼是RISC-V?
RISC-V一般被念做「risk five-V」,就是羅馬數字5。大多數人提到RISC-V,都會說它是開源晶片。其實,這種說法是錯誤的。
準確來講,RISC-V是一個基於「精簡指令集(RISC)」原則的開源指令集架構。通俗來講,就是指令集。對於CPU來說,就是介於軟體和底層硬體之間的一套程序指令的合集。而指令集存儲於CPU內部,引導CPU進行運算,並幫助CPU更高效地運行。
圖:PC電腦裡面的CPU晶片(中央處理器)
現代的晶片設計規模越來越大,複雜度也越來越高。然而,並不是說要求設計者一味地逃避使用複雜的技術,而是應該將好鋼用在刀刃上,將最複雜的設計用在最為關鍵的場景。在大多數有選擇的情況下,儘量選擇簡潔的實現方案。
而與ARM和X86相比,RISC-V可謂是「大道至簡」。作為一種後發技術,儘管RISC-V仍然處於剛剛起步階段,但它的代碼極為簡潔,並且支持模塊化和可擴展性,這對於企業設計是非常有利的。
圖:RISC-V與ARM、X86的對比
或許,正是因為看到了RISC-V具有「精簡、低功耗、模塊化、可擴展」 等技術優勢,近幾年相繼吸引了IBM、NXP、西部數據、英偉達、高通、三星、谷歌、華為與特斯拉等100多家科技公司加入到RISC-V基金會陣營,而行業也在不斷圍繞它構建生態系統。比如,阿里巴巴旗下的平頭哥半導體有限公司於2019年7月發布了號稱業界最強的高性能RISC-V處理器——玄鐵910。
事實上,就中國當前發展現狀來看,研發RISC-V是恰逢其實:
1、宏觀環境:在中美貿易摩擦之後,那些知識產業受制於人的行業發展刻不容緩,而晶片產業就是其中之一。由於目前晶片的架構基本都是在ARM和X86的基礎之上,我國約90%的晶片都是靠進口,這表現出來的主要問題就是缺乏自主智慧財產權,缺乏統一的指令集標準。
2、政策驅動:就算沒有貿易摩擦,國家也是高度重視晶片產業,高層在政府工作報告中提出「加快製造強國建設,推動集成電路、第五代移動通信、飛機發動機、新能源汽車、新材料等產業發展」,把推動集成電路放在建設製造強國的首位強調。因此,尋求一種新的開源指令集架構作為各國發展晶片產業達到自主可控成為必然。
3、新技術加速場景滲透運用:在2003年網際網路時代,隨著PC的普及,Intel的x86晶片大獲全勝;而到了2009年移動網際網路時代,隨著移動終端的普及,ARM晶片又大獲全勝;現如今,隨著大數據、物聯網、人工智慧等新興技術不斷深化,新的指令集架構將有望在新興領域占有一席之地。
總之,RISC-V正在逐漸進軍主流市場,在眾多設計領域嶄露頭角,並獲得了越來越多的晶片製造商、工具供應商、大學和代工廠的支持。未來,隨著這一指令集架構的逐漸成熟和更多的大公司加入,RISC-V將非常有希望去挑戰ARM和X86對市場的統治,從雲計算到物聯網,成為當今這個網際網路世界最基本和不可或缺的「輪子」之一。
作者:蔡璐