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開源是當今最熱門的話題之一,也是未來的趨勢,就像 1998 年時任微軟 CEO 的鮑爾默痛斥 Linux 是癌癥,而如今的 CEO 卻稱“Microsoft love Linux”,因為開源“以人為本”,然而開源的商業(yè)化是一條必行卻又難行的路。
如今的處理器、SoC 基本被 x86 與 ARM 這樣封閉的指令集架構(ISA)所統(tǒng)治。所以誰能成為微處理器中的 Linux ,成為業(yè)界探討與期待的事情。而目前 RISC-V 成為最受關注的對象。
5 月 8 日,第六屆 RISC-V 技術研討會在上海交通大學舉行,這是 RISC-V 在華首度亮相。參會的國內外頂尖學者和企業(yè)人員超過 200 名,RISC-V 發(fā)明者創(chuàng)建的 SiFive 公司分享了 RISC-V 指令集和其相關前景應用。
RISC-V 開源指令集架構
早期的微處理器大部分為復雜指令集(CISC)架構,即設計盡可能復雜的指令來完成任務,究其原因是當時的編譯技術不發(fā)達。隨著時間的推移與技術的發(fā)展,精簡指令集(RISC)應運而生,IBM 801 便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。
RISC-V 顧名思義就是第五代 RISC。2014 年,加州大學伯克利分校(UCB)的研發(fā)團隊設計開發(fā)除了這套完整的新的指令集 RISC-V,同時也包含了移植好的編譯器、工具鏈、仿真器,并經過數次流片驗證,同時 Chisel 作為一種新的硬件構建語言也被開發(fā)了出來。
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與 x86 以及 ARM 占據各自一畝三分地不同,RISC-V 覆蓋 IoT 設備、桌面計算機、高性能計算機等眾多領域。
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其實在 RISC-V 到來之前,已經有幾種開源指令集架構的存在,比如 SPARC V8、OpenRISC。既然已經有開源指令集架構,為何還要研發(fā) RISC-V?因為 OpenRISC 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,即用完無需開源。
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RISC-V 的商業(yè)化之路
“我們要創(chuàng)造新的商業(yè)模式”SiFive 公司產品及業(yè)務拓展副總裁剛至堅如是說。SiFive 是率先依托 RISC-V 架構做起生意的公司,也是原汁原味繼承 RISC-V“血統(tǒng)”的公司,由 RISC-V 開創(chuàng)者 KrsteAsanovic,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。
剛至堅先生介紹到,目前 SiFive 有兩類產品,一類是 CPU Core IP,另一類是 Freedom SoC,包括 Freedom Everywhere 平臺(為微控制器、嵌入式產品、物聯(lián)網和可穿戴應用而設計)及 Freedom Unleashed 平臺(機器學習、存儲和網絡應用)。產品面向大中小客戶,目前也全部覆蓋到了這些客戶。產品依然維持開放原始碼,這樣可以與開源社區(qū)相結合,用戶在沒有芯片的情況下就可以開始撰寫軟體,因為芯片內部功能的規(guī)格定義是可見的。
摩爾定律遇到瓶頸是近年來半導體業(yè)最深刻的變化,盡管在工藝制程方面仍在向前推進,但是價格卻成走高的趨勢。剛至堅先生表示 Sifive 的優(yōu)勢是定制化 RISC-V 半導體產品,可幫助系統(tǒng)設計師縮短上市時間,減少成本費用,讓定制硅芯片產品更加大眾化。而授權的價格是固定的,客戶直接在 SiFive 網站上進行購買就可以使用,且不需要版稅。相比之下,ARM 等芯片設計授權不僅價格不透明而且流程相當復雜,小公司拿到授權的難度也比較大。
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?!?
同時,RISC-V 的源代碼都是開放的,所以客戶能夠完全檢查 RTL,以確保最高信任級別以及具有相當大的靈活性。
SiFive 開源硬件成果
SiFive 32 位處理器 Coreplex E31 面向的目標市場是物聯(lián)網、可穿戴和低功耗設備;64 位的 Coreplex E51 是一款嵌入式內核,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)中的微型內核。
在 2016 年 11 月 SiFive 推出了 Freedom Everywhere 310(FE310)片上系統(tǒng)和 HiFive1 低功耗開發(fā)板。
盡管相較于 x86 與 ARM,RISC-V 還是那么弱小,但是 RISC-V 正試圖挑戰(zhàn)現行主流的指令集架構。RISC-V 的基本生態(tài)圈已經建立起來,但是也面臨種種挑戰(zhàn),比如在桌面、服務器和高端嵌入式領域已經形成了技術、專利和生態(tài)環(huán)境壁壘,RISC-V 想打入還需要時日。而在新型的物聯(lián)網等市場似乎有更多進入的機會。目前 SiFive 是 RISC-V 商業(yè)化的探索者,未來可能成為領導者。
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