提到計(jì)算機(jī),大家都會(huì)想到CPU,CPU是計(jì)算機(jī)的核心所在,用來(lái)計(jì)算和處理數(shù)據(jù),CPU內(nèi)置了很多指令,這些指令我們叫它指令集,指令集的設(shè)計(jì)采用了一定的架構(gòu)模式。
指令架構(gòu)模式有很多種,目前,全球主流的架構(gòu)模式包括:CISC,復(fù)雜指令系統(tǒng),每個(gè)指令可執(zhí)行若干低階操作,比如從內(nèi)存讀取、儲(chǔ)存和計(jì)算操作,全部集于單一指令之中,復(fù)雜指令集的特點(diǎn)是指令數(shù)目多而復(fù)雜,每條指令字長(zhǎng)并不相等,計(jì)算機(jī)需要加以判斷,并付出性能的代價(jià)。CISC代表處理器有:CDC 6600、System/360、VAX、PDP-11、Motorola 68000、Intel、AMD、VIA(威盛)等。
RISC,精簡(jiǎn)指令系統(tǒng),它可以想像成是一家流水線工廠,對(duì)指令數(shù)目和尋址方式都做了精簡(jiǎn),使其實(shí)現(xiàn)更容易,指令并行執(zhí)進(jìn)程度更好,編譯器的效率更高。目前常見(jiàn)的精簡(jiǎn)指令集微處理器包括DEC Alpha、ARC、ARM、AVR、MIPS、PA-RISC、Power Architecture(包括PowerPC、PowerXCell)和SPARC等。
RISC-V是RISC 5,它基于已建立的精簡(jiǎn)指令集(RISC)原則的一個(gè)開(kāi)源指令集架構(gòu)。該項(xiàng)目2010年始于伯克利加利福尼亞大學(xué),但許多貢獻(xiàn)者是該大學(xué)以外的志愿者和行業(yè)工作者。與大多數(shù)指令集相比,RISC-V指令集可以自由地用于任何目的,允許任何人設(shè)計(jì)、制造和銷售RISC-V芯片和軟件。雖然這不是第一個(gè)開(kāi)源指令集,但它具有重要意義,因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)使其適用于現(xiàn)代計(jì)算設(shè)備(如倉(cāng)庫(kù)規(guī)模云計(jì)算機(jī)、高端移動(dòng)電話和微小嵌入式系統(tǒng))。設(shè)計(jì)者考慮到了這些用途中的性能與功率效率。該指令集還具有眾多支持的軟件,這解決了新指令集通常的弱點(diǎn)。截至2017年5月,用戶空間的指令集版本為2.2,特權(quán)指令版本1.1。
RISC-V的軟件支持也越來(lái)越多,RISC-V在GitHub上的代碼也有不少,支持RISC-V的Linux核心也在4.15版本誕生,RISC-V模擬器、工具鏈也都已經(jīng)開(kāi)發(fā)出可用版本。
本周,西部數(shù)據(jù)公司(就是造硬盤的那家),宣布計(jì)劃生產(chǎn)10億枚基于RISC-V的處理器,用于硬盤控制器、AI芯片等。WD也是看上了RISC-V的開(kāi)源特性,想必在WD的引領(lǐng)下,很多公司會(huì)很快跟進(jìn)RISC-V開(kāi)源架構(gòu)處理器的研發(fā)和投用。
此外,國(guó)內(nèi)也有不少公司和科研機(jī)構(gòu)也圍繞RISC-V進(jìn)行開(kāi)發(fā),甚至已經(jīng)出了相應(yīng)的開(kāi)發(fā)板,除了看重RISC-V開(kāi)源和低成本的特性外,RISC-V還具有安全性,因?yàn)榘踩木壒?,它?nèi)部沒(méi)有隱藏的黑匣子,對(duì)我國(guó)CPU設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具有一定借鑒和促進(jìn)作用,期待早日能用上國(guó)產(chǎn)的RISC-V架構(gòu)的處理器,打破Intel、ARM壟斷之局勢(shì)。