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)新及新的應用需求而不斷更新?lián)Q代相比，指令集體系架構具有更長的生命周期，因而開源指令集似乎更為必要，在開源的大趨勢下，RISC-V近年來已經(jīng)受到業(yè)界的不少關注。

雖然現(xiàn)行市場主流的指令集架構屬 x86 和 ARM，但Intel的不授權和ARM 的高額授權費與開源的趨勢大相徑庭。RISC-V是UC Berkeley設計并發(fā)布的一種免費而且開放的指令集架構，具有極強的擴展性，其應用可以覆蓋IoT設備、桌面計算機、高性能計算機等眾多領域。并且允許任何人以非常低的門檻設計、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雜指令集（CISC）架構，代表：Intel的x86。8086意味著x86架構的誕生，而x86作為特定微處理器執(zhí)行計算機語言的指令集，定義了芯片的基本使用規(guī)則。8086也直接帶動了Intel成為全球首屈一指的芯片巨頭。

隨著編譯器技術以及其他技術的發(fā)展，研究人員漸漸發(fā)現(xiàn)復雜的指令限制了處理器速度的進一步提高，精簡指令集（RISC）技術應運而生，IBM 801是較早用精簡指令集的理念來設計的系統(tǒng)，并發(fā)展成為了今天的Power架構。1980年，Berkeley的Dave Patterson主導了Berkeley RISC項目并設計了其第一代的處理器RISC I。RISC-V是第五代，是由Berkeley的Krste Asanovic教授團隊從2010年夏天開始，大約花了四年的時間，設計和開發(fā)的一套完整的新的指令集，同時也包含了移植好的編譯器、工具鏈、仿真器，并經(jīng)過數(shù)次流片驗證。為了能夠加快開發(fā)的效率，以便能夠快速評估和修改設計以及提高可復用性，Chisel作為一種新的硬件構建語言也被開發(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后都必須開源。而RISC-V的許可證為BSD License授權，用完無需開源。這也是Krste團隊發(fā)展RISC-V的重要原因之一。

RISC-V優(yōu)勢

（1）避免授權金：RISC-V指令集是一個“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)品中免費使用，而修改也無需再開源。

（2）簡單易上手開發(fā)：X86 和 ARM 的手冊皆有上千多頁，對工程師而言是相當大的負擔，因為要設計一顆 CPU，工程師就要熟悉 ISA 中的所有規(guī)定，越熟悉才能設計出越好的 CPU。至于 RISC-V 則只需要約 100 頁左右，大幅縮小工程師的負擔。

（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別。

RISC-V關鍵詞

關于RISC-V，先來了解2個機構（RISC-V基金會、SiFive）、1個研討會（Workshop）。

（1）RISC-V基金會是非營利組織，主要工作是維護RISC-V架構的標準規(guī)范。

（2）SiFive則是一家以營利為目標的公司，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)核最快捷也最簡單的方式。

（3）RISC-V研討會從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研討會首度登陸中國，在上海交通大學亮相。前兩屆分別在美國麻省理工學院和谷歌公司舉行。

RISC-V正式誕生至今僅兩年多的時間，擁有強大的生態(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和二進制工具集，兩者都已升級)的成熟穩(wěn)定作出了積極的貢獻。面對擁有龐大開源群眾基礎和移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?jié)摿Φ闹袊袌?，RISC-V希望能夠在未來不斷深入推廣RISC-V技術并加強本土合作，擴大生態(tài)系統(tǒng)，以開源、開放并透明的技術為中國本土芯片設計提供新的選擇。

SiFive：RISC-V商業(yè)化的引領者

但在Intel和ARM組成的處理器架構王朝里，盡管RISC-V的優(yōu)勢顯著，要加速RISC-V商業(yè)化進程，還需要強有力的推手，SiFive是首家基于RISC-V指令集架構的定制半導體供應商，也是RISC-V研發(fā)團隊發(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)團隊的成員。

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

SiFive首席技術官和聯(lián)合創(chuàng)始人Yunsup Lee表示：“通過‘調研-評估-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一樣易如反掌?！蓖瑫r，Coreplex IP以其透明的價格、簡化的合同以及可下載的RTL文件，實現(xiàn)了對開放RISC-V內(nèi)核簡單、實時的訪問。

SiFive產(chǎn)品及業(yè)務拓展副總裁剛至堅先生介紹，在SiFive官網(wǎng)上，任何公司都可以輕松獲得其想要的服務，直接在官網(wǎng)進行選購，無需反復報價，小公司也不會遭遇如與ARM合作的困難，可幫助系統(tǒng)設計師縮短上市時間，減少成本費用，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設計已成為RISC-V內(nèi)核的實際領導者，擁有比任何其他RISC-V架構廠商更多的客戶群、硅產(chǎn)品和開發(fā)板。但事實上，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架構廠商。剛至堅先生指出：“不同于ARM和MIPS，一旦客戶選擇一種架構，將來便只能與其繼續(xù)進行合作，RISC-V可以使用戶在SiFive和其他RISC-V架構廠商進行選擇，不同階段的產(chǎn)品可以選擇不同廠商?！?/p>

剛至堅先生介紹，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（為微控制器、嵌入式產(chǎn)品、物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴應用而設計）及面向高性能的Freedom Unleashed平臺（機器學習、存儲和網(wǎng)絡應用）。

SiFive新品

基于多流片流程的數(shù)年研究和持續(xù)改進，SiFive的Coreplex IP展示了比其他指令集架構更高的功效。在產(chǎn)品發(fā)布時推出了兩項最初的Coreplex設計規(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位嵌入式應用設計，如邊緣運算，智能物聯(lián)網(wǎng)或可穿戴設備。

?  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架構的商用SoC FE310開發(fā)板。

后記：與Intel和ARM僅擅長PC或移動端處理器領域不同，RISC-V適應各種應用領域，而云計算和物聯(lián)網(wǎng)作為新興市場更容易切入。RISC-V在功耗、性能等各方面都不輸給ARM，其可擴展性更強，提供免費的開源編譯和仿真環(huán)境。業(yè)界對RISC-V的前景也是各種看好，且待RISC-V生態(tài)進一步成熟，相信RISC-V顛覆Intel x86和ARM對市場的統(tǒng)治也不無可能。