RICS-V和ARM与X86三种芯片架构分析

早在10多年前，我们对芯片的理解是停留在IT时代，当时候主要是计算机的发展带来的芯片的发展，到了最近10年的发展，越来越多的设备开始有芯片，有操作系统，有数据存储。特别智能手机的出现，带动了移动设备的快速发展，而芯片就是在这个时候迅猛发展的。

　　那么什么是X86，是英特尔创造的，性能非常好，特别适用于电脑和笔记本，能够高效运行各种软件和执行各种指令Arm当时是被英特尔压制，当移动互联网快速到来的时候，ARM架构机会来了，移动设备体积小，电池是自带的，不能够外界电源，要求设备续航能力很强，刚好ARM架构就满足了这一个条件。

手机，平板，POS机，，还包括穿戴的手表手环芯片，都是用ARM架构做的，主要原因就是续航能力很强。

ARM在随着移动互联网大放异彩。那么Risc-V又是怎么回事呢?

RISC-V基金会于2015年由硅谷相关公司发起并成立，至今已有150多个企业或单位加入，包括谷歌、华为、英伟达、高通、麻省理工学院、普林顿大学、印度理工大学、中科院计算所等。目前RISC-V由基金会统一维护。

美国国防高级研究计划局(DAPRA)已连续多年通过专项方式支持RISC-V指令集的研究和实用化。2017年，印度政府大力资助基于RISC-V的处理器项目，RISC-V成为印度的事实国家指令集。

为啥中国特别重视Rise-V的研发呢?

其实主要是RISC-V是开放开源的，还有几个优点

1、RISC-V是后发技术，能总结前人经验，所以代码更简洁。

2、RISC-V是开源，授权费用低很多，没有专利困扰，也不用担心被美国卡脖子。

3、RISC-V是没有后面

4、RISC-V不需要向后兼容，因为是新出来的，不需要向X86一样兼容第一代第二代之类的问题。

5、RICS-V功耗更低，体积更小

从技术角度来说，RICS-V具备：成本、性能、简洁性、架构和具体实现分离、增长空间、程序大小，以及易于编程/编译/链接。相对于传统的x86和Arm架构，RISC-V具有三个优势， 即精简、模块化和可扩展性。

架构图对比

严格来说RISC-V也是ARM架构的一种，整个架构类似，反而和X86架构有很大区别，引用一下别人的总结

ARM架构图

下图所示的是ARM构架图。它由32位ALU、若干个32位通用寄存器以及状态寄存器、32&TImes;8位乘法器、32&TImes;32位桶形移位寄存器、指令译码以及控制逻辑、指令流水线和数据/地址寄存器组成。

1、ALU：它有两个操作数锁存器、加法器、逻辑功能、结果以及零检测逻辑构成。

2、桶形移位寄存器：ARM采用了32&TImes;32位的桶形移位寄存器，这样可以使在左移/右移n位、环移n位和算术右移n位等都可以一次完成。

3、高速乘法器：乘法器一般采用“加一移位”的方法来实现乘法。ARM为了提高运算速度，则采用两位乘法的方法，根据乘数的2位来实现“加一移位”运算;ARM高速乘法器采用32&TImes;8位的结构，这样，可以降低集成度(其相应芯片面积不到并行乘法器的1/3)。

4、浮点部件：浮点部件是作为选件供ARM构架使用。FPA10浮点加速器是作为协处理方式与ARM相连，并通过协处理指令的解释来执行。

5、控制器：ARM的控制器采用的是硬接线的可编程逻辑阵列PLA。

6、寄存器


　　当然，这个架构图并不是所有的都是如此，根据不同的主板，平台，架构是略有差别的比如说，目前很多主板已经将北桥集成到CPU当中，将南桥集成为PCH，但大致的框架还是如此的。下面对这个架构图上的各个内容分别进行一些简介:

1：CPU，大家都不陌生的名词，中央处理器，计算机的核心大脑。

2：北桥(North Bridge Chipset)：北桥是电脑主板上的一块芯片，位于CPU插座边，起连接作用。

3：南桥芯片(South Bridge)是主板芯片组的重要组成部分，一般位于主板上离CPU插槽较远的下方，PCI插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。

4：内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。

5：显卡(Video card，Graphics card)全称显示接口卡，又称显示适配器，是计算机最基本配置、最重要的配件之一。

6：显示j接口

7：网卡是工作在链路层的网络组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。

8：声卡的基本功能是把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号加以转换，输出到耳机、扬声器、扩音机、录音机等声响设备，或通过音乐设备数字接口(MIDI)使乐器发出美妙的声音。

9：SATA(Serial Advanced Technology Attachment，串行高级技术附件)是一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口，是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范。

10：硬盘是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。

11：总线

生态体系比较

ARM在中国影响力巨大。在芯片处理器内核方面，由于中国长期缺乏自主的通用处理器内核，几乎都是购买国外的ARM处理器内核，形成了习惯。RISC-V在中国的传播相比别的国家显得非常缓慢。

ARM和X86都有丰富而成熟的生态体系。这个是RICS-V最弱的地方，但物联网互联万物时代的到来，会给它带来充沛的生命力。

总而言之，X86是PC时代，带电源的设备用的架构，ARM是有钱单位用的移动设备芯片架构，RICS-V是新一代移动硬件设备的芯片架构，但RICS-V是刚刚开始，是个婴儿，要长成巨人还要一大段时间。