ISA指令集体系架构

        ISA(Instruction Set Architecture)指令集体系架构,是在最底层把硬件结构抽象出来供软件编程控制的,指令集解决了最基本的软件兼容性问题。指令集类型主要分为CISC和RISC两类,Intel的x86是很古老的CISC指令集,虽然有很多弊端但今天依然广泛使用;RISC类型的指令集主要有ARM、MIPS、Power等。

       每种广泛采用的指令集背后都有一个强大的生态系统,就像生物学里的生态系统一样,每个ISA生态系统都有清晰的食物链结构:PC和服务器领域是x86的地盘,x86生态系统占据食物链顶层的是Intel和微软;ARM生态圈主要分布在智能手机、平板电脑及嵌入式设备中,占据ARM食物链顶层的是高通、苹果和三星。

       指令集是也一道天然的壁垒,外面想进入、里面想出来都很难,因为它不仅仅是一类半导体芯片,它背后是一个庞大的生态系统,这个生态系统入驻的有编译器、操作系统、芯片方案、应用程序等等。

       很多时候指令集就是一个国家的IT战略根基,去年工信部召集国内半导体公司和科研机构召开了“中国国家指令集架构计划”的一次会议,打算统一国内的指令集架构。通过打造统一的CPU指令集架构,芯片设计、软件开发等便可以进行统一集中研发,这将降低研发成本,有利于国产CPU快速形成生态系统。我想既然如此,这个统一的指令集必然要求核心专利要在我们手中,最好是完全自主的指令集架构。但创造一个新的指令集生态系统却是一个漫长而艰难的工作。

       参考现有指令集架构(包括MIPS、SPARC、Alpha、ARM以及PowerPC)设计,虽然可以享受现成的软硬件生态系统资源,但从长远来看,由于没有核心专利,未来发展难免会被掣肘。比如去年MIPS被ARM和Imagination收购,对自主发展的龙芯来说未来增加许多变数,至少能明显让我们感觉到危机:外国公司占领了专利制高点永远是规则的制定者,而自主CPU企业只是普通的授权IC设计公司,发展也是在繁荣别人的生态圈,这也警示我们没有指令集架构的核心专利,未来发展只能被别人左右。

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