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本帖最后由 ニコ·ロビン 于 2020-8-8 18:43 编辑
RISC-V 生态架构浅析
前言
RISC-V最近越来越多的出现在科技新闻中，大量的公司加入到RISC-V研究和生产中。
在越来越多的RISC-V研究热下，毋容置疑的是RISC-V的时代即将到来。
让我们在这浪潮翻滚起来前，一起掀开RISC-V的神秘面纱，提前了解一下RISC-V究竟是什么。
什么是RISC-V
RISC-V应该泛指RISC-V指令集及其衍生出来的一系列生态。
而RISC-V指令集，类似于INTEL的X86 ,ARM指令集，是一个被CPU读取到内存后，指导计算机运行的指令集合。
实现了该指令集的CPU，能执行指令集中规定的所有基本指令，使按该套指令集编译的程序能够无障碍运行，且具有同系列CPU可移植和兼容性。
指令集有点类似于HTML规范，只是定义了基本的语法和规则。各个浏览器厂商依据该规范，自行投入研发能力实现出不同的产品，如下图所示。
同一套HTML5规范，各个浏览器开发商实现的质量各有千秋，很显然让前端开发崩溃的IE已经如图所示自杀了，微软Edge已经转向了Chrome的怀抱。
在芯片领域，应用范围最广的指令集都是收费的（X86基本不对外授权，ARM费用相当不菲），你能想象HTML5标记语言需要花几百万上千万美元授权才能开发浏览器吗？这真的是难以想象！
所以芯片设计领域迫切需要一个行业认可的，高品质的指令集，它应该是OPEN的，免费的，一个世界范围可以参考使用的芯片指令标准。
RISC-V指令集正式因为伯克利大学想开发一款CPU时，要么是一些老旧的架构，要么收费昂贵，芯片设计领域亟需一个开源的指令集。
神说要有光，就有了光，神说要有空气，就有了空气，神说要有好的开源指令集，于是就有了RISC-V，没有好的轮子就造个轮子。
RISC-V基金会就如W3C，RISC-V指令集就如HTML5，HTML5掀起了web领域的一场革命，RISC-V也将带来芯片领域的一场革命。
为什么不自己设计一套指令集？
目前应用领域最流行的两大指令集是X86和ARM，一个主宰服务器和PC，另一个主宰移动领域。
X86被Intel,&AMD两家美国公司垄断； ARM指令集以前是英国的，现在已经被日本软银收购。
而特朗普贸易战多动症发作的时候，这些指令集都被限制对华为授权或者销售。
因为他们很大一部分都在美国霸权主义的控制范围之内。
很多人会问，RISC-V也是美国人发起的，话语权依然在美国人手里面。
为啥中国不自己搞一套指令集，即便从RISC-V借鉴一下，搞个CRISC-6也可以。
据说RISC-V第一版本指令集伯克利大学4个人从设计到发布只用了3个月。
这个就和HTML5标准是类似的，全球的浏览器应该基于一套免费的，开放的W3C制定的标准，而不是另起炉灶各自开发。
否则你将不能得到大量开源社区的支持，如Linux社区，JDK相关支持，你将在全球首肯的生态圈外，最终要死不活。
就像IE的自定义HTML标记，除非有个微软这样的好爸爸才有人基于你进行开发。
然而即使IE有个好爸爸，最后还是挂了，因为对W3C的兼容性太差，
让开发者痛苦的技术一定会被抛弃！故而处理器架构必须是全球范围的一个通用架构，必须获得生态支持。
指令集不难，难得是成为事实标准并被全球采纳，被顶级工程师和开源社区主动提供适配支持。
世界需要技术标准，从IEEE，W3C到5G。技术标准可以让世界沟通更加流畅，节省更多的开发成本！
BSD协议，在RISC-V指令集基于这一开源领域非常自由的开源协议发布时，我们暂且相信这一指令集如该协议声明的那样开放。
在RISC-V发展进程中，去拥抱它，发展它，合作构建一套自主可控且全球公认的指令集生态。
如果有一天被限制了，基于BSD协议去兼容它。毕竟按常理国外一开源，国内就自主这个套路还是可以继续使用的。何况RISC-V本身只是一套指令集标准和规范。
缘起
该项目2010年始于加州大学柏克莱分校，但许多贡献者是该大学以外的志愿者和行业工作者。
在2010年，伯克利研究团队要设计一款CPU，然而，英特尔对X86的授权卡的很严，ARM的指令集授权很贵，MIPS、SPARC、Open Power也都需要各自的公司授权。
在选择很有限的情况下，伯克利的研究团队决定从零开始设计一套全新的指令集。
而被很多媒体大肆宣扬也让人振奋的是，伯克利的研究团队4名成员仅用了3个月就完成了RISC-V的指令集开发，并公开发布了第一版指令集。
正如行业内常说的，设计一套指令集并非黑科技，用这套指令集去实现CPU 才是真正具有含金量的工作。
该指令集的第一个版本只包含了不到50条指令，可以用于实现一个具备定点运算和特权模式等基本功能的处理器。
目前，伯克利研究团队已经完成了基于RISC-V指令集的顺序执行的64位处理器核心（代号为Rocket），并前后基于45nm与28nm工艺进行了12次流片。
Rocket芯片主频1GHz，与ARM Cortex-A5相比，实测性能较之高10%，面积效率高49%，单位频率动态功耗仅为Cortex-A5的43%。
在嵌入式领域，Rocket已经可以和ARM争市场了。
RISC-V指令集具有性能优越，彻底免费开放两大特征。
RSIC-V的设计目标是能够满足从微控制器到超级计算机等各种复杂程度的处理器需求，
支持从FPGA、ASIC乃至未来器件等多种实现方式，同时能够高效地实现各种微结构，
支持大量定制与加速功能，并与现有软件及编程语言可良好适配。
PS：伯克利大学世界大学排名世界第4、世界大学学术排名世界第5。
发展
RISC-V产业生态正进入快速发展期。
加州大学伯克利分校在2015年成立非盈利组织RISC-V基金会，该基金会旨在聚合全球创新力量共同构建开放、合作的软硬件社区，打造RISC-V生态系统。
三年多来，谷歌、高通、IBM、英伟达、NXP、西部数据、Microsemi、中科院计算所、麻省理工学院、华盛顿大学、英国宇航系统公司等200多个企业和研究机构先后加入了RISC-V基金会。
RISC-V大事件
全球第一大硬盘产商西部数据（Western Digital）将以每年10亿到20亿颗的预期来推动RISC-V,逐步完成全线产品迁移到RISC-V定制架构； MicroSemi提供基于Risc-V+Linux+CNN加速器的AI解决方案； 印度政府则大力资助基于RISC-V的处理器项目，使RISC-V成为了印度的事实国家指令集； RISC-V基金会的会员已经增加到150多个，大学、科研院所和企业大量使用或评估基于RISC-V的应用，参与度之高，覆盖面之广，盛况空前；指令集架构的生态链正在成长和完善，工具链、RTOS/Linux操作系统的移植等工作都取得关键突破; 2018年11月，RISC-V基金会宣布了与Linux基金会的联合合作。作为合作的一部分，Linux基金会还将为RISC-V生态系统提供大量资源，如培训项目、基础设施工具、社区推广、市场营销和法律专业知识; 2019年6月，Debian 移植 RISC-V 64 架构已完成 90%，LLVM 成阻碍，不过开发者预计今年将会完成对 LLVM for RISC-V 64 的支持。
RISC-V 基金会
在RISC-V诞生5年后，2015年RISC-V基金会成立。有超过275个成员致力于建立第一个开放的，合作的软硬件创新社区。
RISC-V ISA诞生于学术界和研究界（加州伯克利分校EECS系的计算机科学部），为未来50年的计算相关的设计与创新铺平了道路。
RISC-V基金会是一个由其成员控制的非营利性公司，指导RISC-V未来的发展，并推动RISC-V ISA的被更大范围的采用。
RISC-V基金会的成员可以访问和参与RISC-V ISA规范和相关的HW/SW生态系统的开发。
该基金会有一个董事会包括七个代表，分别来自Bluespec公司、谷歌、Microsemi、Nvidia、NXP、加州伯克利大学、和西部数据。
每年RISC-V基金会都会举办全球活动，将不断增长的生态系统整合在一起，讨论当前和未来的RISC-V项目和实现，以及共同推动未来的指令集体系结构（ISA）的演进。
活动会议的特色是主要的技术公司和研究机构讨论：RISC-V体系结构、商业和开源实施、软件和硅半导体、向量和安全、应用程序和加速器、模拟基础设施等。访问事件处理页面了解更多信息。
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发表于 2020-8-8 18:18:33
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