迎接嵌入式开源篇章——RISC V

就嵌入式系统而言，我们一直在使用的芯片如stm32（arm-cortex内核）和armA9（armv7a内核）所使用的指令集都是rick（精简指令集），效率远高于sisc（复杂指令集）。但是arm系列的mcu是否有缺陷呢？当然，其昂贵的版权费及臃肿的指令组织结构经常遭到诟病。
今年三星的半导体部门运用于Galaxy S7的Exynos 8890处理器采用了自主定制的CPU内核M1，而不再是arm内核。此CPU内核基于开源的RISC-V指令集架构，而不是arm架构了（三星旗舰机长期使用ARMv6-M和ARM-v8-M架构）。三星不必支付ARM授权许可费了！
那么RISC-V是什么呢？
其数据手册是这么说的”RISC-V (pronounced “risk-five”) is a new instruction set architecture (ISA) that was originally designed to support computer architecture research and education, but which we now hope will also become a standard free and open architecture for industry implementations.”【1】
RISC-V处理器架构由加州大学伯克利分校开发，提供免费BSD许可，重点是已收到了一批重大科技公司的支持，其RISC V基金会正是由包括谷歌、高通、IBM和NVIDIA在内的大企业支持，并提供免费的编译器和开放的ISA开发环境。事实上，NVIDIA和高通已经在使用RISC-V架构开发自己的物联网处理器和GPU内存控制器。【2】
RISC-V背后负责研究的人员之一David Patterson表示RISC-V在很多方面能力更强也更有效率（甚至和一些私有的设计相比），现在是一个理想的时刻，因为它有一个小型的代码库和其他一些功能，这让它更适合芯片系统设计，芯片系统设计今天能够主宰计算世界主要归功于ARM。随着连接设备需求的演变，诸如Raspberry Pi之类的套件日趋成熟以及横向扩展云计算架构的成长，一个繁荣的RISC-V的社区应该能够设计出和它们共同进化的芯片来。【3】
维基百科是这样介绍RISC-V的：it is significant because it is designed to be useful in modern computerized devices such as warehouse-scale cloud computers, high-end mobile phones and the smallest embedded systems. 【4】
其开源性不止带来了造价低这一好处，开发者和用户还不需担心硬件内部留“后门”，极大提高了产品的安全性能。“RISC-V提供引人注目的软件处理器解决方案，适用于美高森美的低功耗、可靠、安全的FPGA。RV32IM RISC-V内核为嵌入式设计人员打开了新一代创新之门。现在，工程师可以依赖开放的ISA，不需要受制于单一供应商，并可利用开放源工具和硬件。以前从未有任何处理器能够让设计人员对其设计进行检查、修改、改写、合作，及将他们的设计迁移到最适合其产品的最佳平台。”美高森美这样评价RISC-V。【5】
现在已有不少关于RSIC-V的项目了：如马德拉斯（印度理工学院）、LowRISC（英国剑桥大学）、Bluespec（美国Bluespec公司）。国内也有不少从业者对此表示关注，主要是想将RSIC-V应用在物联网、大数据上。有数据将之与armA5进行比较，RSIC-V内核更快、更小、功耗更低。【6】
张竞扬在其文中提到：“可以说，RISC-V指令集是一个“活”的、现代的、没有专利问题和没有历史包袱的全新指令集，并且以BSD许可证发布。任何公司都可以在自己的产品中免费使用，而修改也无需再开源。和成就了ARM的授权模式相比，RISC-V不仅能让公司收益，也能够让大学和研究机构更好地研究新的处理器技术和架构。要知道，一个ARM指令集架构的许可证可能要上千万美元。”
那么RISC-V的未来如何呢？当我们面对一个新的指令集时，不可避免地担心现有的优质软件能否顺利移植到新指令集的平台上。张说，“开源软件在这十几年的飞速发展，已经能够让我们在很多领域无需过多担心软件移植的问题”。最近全球半导体联盟（GSA）在一篇报告中大胆的提出这样的问题：“RISC-V会是开源领域的下一个Linux吗？”，“半导体行业是开放源代码最后一块没有攻克的阵地吗？”。【7】更直观地说像GCC、GDB、LLVM、Clang、这些编译工具已经较为完备，Spike、QEMU、ANGEL这些ISA（指令集架构）仿真工具也已经成型。这一切足以说明RISC-V有一个光明的未来。

参考文献：
【1】The RISC-V Instruction Set Manual
【2】ARM架构惨遭三星抛弃，开源指令集RISC-V的大时代来了？——电子信息港http://www.eefocus.com/mcu-dsp/373282
【3】开源的RISC-V比Cortex-M更适合物联网？——电子发烧网http://www.elecfans.com/iot/458130.html
【4】维基百科——https://en.wikipedia.org/wiki/RISC-V#Software
【5】美高森美成为首家针对嵌入式设计提供开放式架构 RISC-V IP内核和全面软件解决方案的FPGA器件供应商——电子信息港http://www.eefocus.com/analog-power/373679
【6】知乎——如何看待开源指令集RISC-V https://www.zhihu.com/question/28368960
【7】知乎——RISC-V登场，Intel和ARM会怕吗https://zhuanlan.zhihu.com/p/20813811