主流X86-ARM-RISC-V-MIPS芯片架构分析

主流X86-ARM-RISC-V-MIPS芯片架构分析
参考文献链接
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主流的芯片架构 X86、ARM、RISC-V和MIPS
目前市场上主流的芯片架构有 X86、ARM、RISC-V和MIPS四种，每一种架构都有自己的优势和主要应用场景。
主流芯片架构
分别介绍
X86 英特尔和AMD在PC市场上主导多年
ARM 在移动和便捷设备上有明显优势MIPS 在网关、机顶盒市场上很受cq欢迎RISC-V 出现晚发展快，在智能穿戴产品应用广泛

芯片架构
使用的电脑以及公司的服务器，大部分采用了x86架构的处理器，以intel和AMD的处理器为主。
x86架构的处理器采用了CISC指令集（复杂指令集计算机），x86架构的CPU分为x86和x86-64两类，目前主流的是x86-64，即64位的处理器。
X86是微处理器执行的计算机语言指令集，指一个Intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。1978年6月8日，Intel 发布了新款16位微处理器 8086，也同时开创了一个新时代：X86架构诞生了。
X86指令集是美国Intel公司为其第一块16位CPU（i8086）专门开发的，美国IBM公司1981年推出的世界第一台PC机中的CPU–i8088（i8086简化版）使用的也是X86指令。
随着CPU技术的不断发展，Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到今天的 Pentium 4系列，但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源，所以Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集。

手机几乎全部使用了ARM架构，采用了RISC指令集（精简指令集），ARM的优势在于低功耗，因此非常适合手机等终端使用，x86架构的处理器无法解决低功耗的问题，所以移动终端很少使用x86架构的处理器。
华为麒麟处理器、苹果的A系列处理器、高通骁龙处理器无一例外的采用了ARM架构，此外大部分的工控系统、智能家居的控制系统、家庭的机顶盒等也采用了ARM架构。随着美国“禁售令”的影响，ARM中断了与华为的业务往来，ARM这家公司走进了人们的视野，ARM公司成立于1991年，是一家英国的公司，后来被日本软银收购。ARM公司只出售IP（技术知识产权），不设计和制造自己的芯片，位于ARM架构的最顶端。如果ARM不再给华为授权，那么华为的麒麟处理器、凌霄处理器等均会受到一定的影响，无法使用最新的架构。
ARM架构是一个32位精简指令集处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点，ARM处理器非常适用于移动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。
如今，ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的比例，成为占全世界最多数的32位架构之一。ARM处理器可以在很多消费性电子产品上看到，从可携式装置到电脑外设甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有存在。
ARM和X86架构最显著的差别是使用的指令集不同。

MIPS架构同样是一种RISC（精简指令集）的处理器架构，1981年由MIPS科技公司开发并授权，广泛用于电子产品、网络设备、个人娱乐设备等。比如家庭使用的无线路由器如果是MTK芯片，那么大部分是MIPS架构的处理器。
这里说一下自主的“龙芯”处理器，中科院计算所购买了MIPS的永久性结构授权，兼容MIPS架构的处理器，也就是可以贴上“兼容MIPS指令集”的商标，所有核心的架构都是自己研发的。
MIPS架构是基于一种固定长度的定期编码指令集，并采用 导入/存储（Load/Store）数据模型。经改进，这种架构可支持高级语言的优化执行。其算术和逻辑运算采用三个操作数的形式，允许编译器优化复杂的表达式。
如今基于该架构的芯片广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐装置与商业装置上。最早的MIPS架构是32位，最新的版本已经变成64位。

RISC-V 架构是基于 精简指令集计算（RISC）原理建立的开放 指令集架构（ISA），RISC-V是在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。RISC-V 指令集完全开源，可以自由地用于任何目的，允许任何容人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件，并不需要ARM、MIPS那样需要经过授权，受到各种使用的限制。设计简单，易于移植Unix系统，模块化设计，完整工具链，同时有大量的开源实现和流片案例，得到很多芯片公司的认可。
RISC-V 架构的起步相对较晚，但发展很快。可以根据具体场景选择适合指令集的指令集架构。基于RISC-V 指令集架构可以设计服务器CPU，家用电器CPU，工控CPU和用在比指头小的传感器中的CPU。

指令集是什么

.简单了解一下
指令集架构（ISA, Instrucion Set Architecture）定义了基本数据类型（BYTE/HALFWORD/WORD/…）、寄存器（Register）、指令、寻址模式、异常或者中断的处理方式等。一台计算机的指令系统反映了该计算机的全部功能，机器类型不同，其指令系统也不同，因而功能也不同。
处理器分为精简指令集计算机(RISC)（Reduced Instruction Set Computer）和复杂指令集计算机(CISC)（Complex Instruction Set Computer）。
不同的处理器（CPU）会用相应的汇编语言编写底层操作程序，而在写这个汇编语言的时候需要依照指令集架构这个规则，从而处理器进行操作。
CPU依靠指令来计算和控制计算机系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。
芯片架构的四大阵营
芯片架构的四大阵营
芯片（指令集）架构是CPU用来控制和计算指令的一种规范，指令集先进与否直接关系到CPU的性能发挥。
目前市场上四大主流指令集为X86、MIPS、ARM、RISC-V，中国长城、全志科技、兆易创新等公司有相关布局。
目前国内厂商中，华为鲲鹏、天津飞腾是ARM架构，天津海光、上海兆芯、澜起津逮是X86架构，申威是alpha架构，龙芯中科先采用MIPS架构，其后发布国内第一套完全自研的指令集LoongArch，全志科技的芯片、兆易创新的MCU产品采用RISC-V架构。

1、X86架构
X86架构在1978年由英特尔最早发布，并成为了业界标准，目前主要应用在PC、服务器、超级计算机等，代表厂商有英特尔和AMD。
国产CPU中，天津海光、上海兆芯、澜起津逮（澜起科技）采用X86架构，此外浪潮信息、紫光股份是X86服务器领军厂商。
2、MIPS架构
MIPS架构主要应用在网关、机顶盒等。国内龙芯中科早期购买了MIPS架构，然后在此基础之上研发了自己的指令集LoongISA，因此严格来说并不算100%自研，但是对中国集成电路产业而言是一个历史性突破，届时将成为首款全自主指令集的国产CPU。
3、ARM架构
ARM架构由英国ARM公司开发，目前全球95%的智能手机、平板电脑芯片都采用ARM架构。
经过各大芯片厂商持续应用开发，现已广泛应用于无线通讯设备、网络设备、消费电子、服务器等领域。
苹果公司在2020年11月发布了首款基于ARM架构的M1芯片并应用于MacBook上。
采用ARM架构设计的国产CPU主要有天津飞腾和华为鲲鹏。发布于2019年1月的鲲鹏920是业界性能最好的基于ARM架构的CPU，也是目前唯一7nm制程国产CPU。
4、RISC-V架构
RISC-V发布于2014年，具备完全开源、架构精简、易于移植、低成本等特性，在物联网时代具有重大发展潜力，未来有望成为和X86、ARM比肩的重要架构，主要应用在可穿戴设备、服务器、家用电器、工控等领域。

全球范围内RISC-V阵营正在快速壮大。
全志科技推出全球首颗量产的搭载阿里平头哥玄铁906 RISC-V的应用处理器，兆易创新全球第一个推出基于RISC-V内核的MCU，北京君正已展开RISC-V CPU的研发工作。5月24日，华为海思为鸿蒙OS推出了一款名为Hi3861开发板，从其开发环境介绍中可知这或许是华为首款基于RISC-V架构的芯片。
芯片架构基础
随着计算机的普及，如芯片架构、内存外存等。此时就会想架构是什么？架构不同区别在哪？有内存为何还需要外存？

芯片架构是什么？
芯片架构是指对芯片的类别和属性的描述。架构一词还和语境有关，提到soc时，一般指嵌入式处理核心的类型。提到X86和arm时，指的是指令集。
02
架构对芯片的作用？
CPU是一个解释器，架构是算法，寄存器转换级电路（RTL）是算法的实现。更好的架构就是更好的算法。
03
主流的芯片架构有哪些？
主流的芯片架构有arm、X86、mips等
04
arm架构简介
Arm是高级精简指令集的简称，是一个32位的精简指令集处理器架构。其架构图如下：

结构说明：
ALU：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。
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。
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）。
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。
控制器：ARM的控制器采用的是硬接线的可编程逻辑阵列PLA。
特点：
（1）体积小、低功耗、低成本、高性能——ARM被广泛应用在嵌入式系统中的最重要的原因 支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；
（2）大量使用寄存器，指令执行速度更快；
（3）大多数数据操作都在寄存器中完成；
（4）寻址方式灵活简单，执行效率高；
（5）指令长度固定。
（6）Load_store结构：在RISC中，所有的计算都要求在寄存器中完成。而寄存器和内存的通信则由单独的指令来完成。而在CSIC中，CPU是可以直接对内存进行操作的。流水线处理方式。
05
x86架构简介
X86架构（The X86 architecture）是微处理器执行的计算机语言指令集，指一个intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。其PC架构如下图所示：

结构说明：
CPU：大家都不陌生的名词，中央处理器，计算机的核心大脑。
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。
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，这种布局是考虑到所连接的I/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。
内存：是计算机中重要的部件之一，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。
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。
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。
声卡：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。
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。
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。
06
mips架构简介
是一种采取精简指令集（RISC）的处理器架构,其特点为：
（1）包含大量的寄存器、指令数和字符。
（2）可视的管道延时时隙。

07
三种架构优缺点对比

新型芯片构架
现如今的中国要适当聚焦 RISC-V 架构来发展芯片产业，才能抓住快速发展中国芯片产业的机遇。
RISC-V 架构迅速冲上多平台热搜。事实上近两年来，中国多家芯片团队例如华为海思、阿里平头哥乃至隶属国家队的中科院，都在默默布局RISC-V芯片架构。试图通过这条新的技术路线，来打破中国芯被卡脖子的现状！那么问题来了：备受推崇的RISC-V架构路线到底是什么东西？为何会被倪院士以及众多企业称为中国芯的崛起机遇呢？

芯片运行 架构先行
提到中国芯崛起最需要攻克的技术，相信很多人第一时间想到的就是光刻机。对芯片稍微了解多一点的朋友可能会说，还有芯片设计软件！但很多人不知道的是，除了这些以外，中国芯想要摆脱垄断，最核心的技术其实是芯片架构！所谓芯片架构，其实就是芯片用来运行和控制系统的一套管理流程！众所周知，芯片是整个计算机系统的心脏和大脑，任何程序都需要通过芯片来进行运行！而计算机程序在运行时，需要将需求编译成一条条指令，才能让芯片识别并控制系统进行运转！对于这个概念，大东可以做个简单的比喻！假如把一颗芯片比作一个国家的中央机构，那么芯片架构，就是用来管理这个机构的具体制度！这个制度不仅决定了上下级之间的信息如何流通，还要负责协调不同部门之间的工作！以举办一场全国篮球赛为例，这个过程从上层通过到基层执行。需要将这个信息编译成通知逐层下达。同时场地、人员、时间安排等多个部门之间还要进行协调运转。

此时这个机构的管理制度就能直接决定各层级、各部门之间协调能力。制度越合理通知下达就越迅速，各部门之间合作就越和谐！反之则会严重影响工作效率！那在计算机系统中，这场全国篮球赛其实就相当于一个应用程序。芯片架构则是保证这个程序正常运转的具体流程制度，直接决定了程序运行的流畅度！而且管理制度是任何机构的必备要素，一旦缺失那整个团队势必要陷入一团乱麻中，无法正常运转。而芯片也是这样，一旦没有了架构，即使制程、主频再优秀也根本无法运行任何程序！其重要性不言而喻！也正是因为有着这样举足轻重的地位，所以芯片的架构技术，一直以来都被那些西方半导体巨头牢牢抓在手里！
垄断之下 必有新生
以现如今主导全球芯片产业的X86和ARM架构为例！前者作为标准的计算机运行指令架构，被广泛应用到PC端芯片市场。其最终使用权自然也被其开发者英特尔牢牢掌控。至于后者，则因为有着体积小、功耗小、高性能的优点，被广泛应用于移动通讯领域！而伴随着智能手机时代的爆发，英国的ARM公司也凭借着架构技术的授权赚的盆满钵满！可作为半导体产业后来者的中国企业，在芯片架构技术方面一直以来却频遭遏制！例如此前中国为数不多能兼容windows系统的PC芯片双雄，兆芯和海光，所使用的X86架构也是通过各种关系授权得到的。至于手机芯片则更不用多说，即使是华为海思这样的全球芯片巨头，其招牌的麒麟系列芯片，使用的也是经过授权得来的ARM架构。而且由于众所周知的原因，近几年ARM与华为的合作更是几番暂停。甚至去年发布的麒麟9000系列芯片，也没有采用当时ARM最先进的X1和A78核心。

麒麟9000系列芯片最令人担心的是，现如今伴随着美国英伟达收购ARM公司的事件愈演愈烈。一旦尘埃落定，ARM被“冠以美姓”，那么未来华为还能否获得架构的授权都尚未可知！这种不确定的局势，显然不是中国芯片产业所能接受的。但幸运的是，一种新型架构技术路线的崛起，又给中国芯片产业带来了曙光！就是RISC-V架构！相比于X86和ARM几十年的历史而言，RISC-V架构的兴起史实在太偶然也太年轻！2010年时，伯克利大学并行计算实验室的1位教授和2个研究生正在开展一个计算机项目。然而面对X86和ARM高昂的授权费用和复杂的架构原理，最终决定自己开发一个更为简单开放的指令集架构！

RISC-V架构然后在接下来的时间里，吸取了计算机发展过程中，各种芯片架构的经验与教训。同时也摒弃了当时主流架构复杂的设计。终于3个月后，成功设计出了RISC-V架构的雏形。不过由于精力有限，这款架构并不完整，只有最为简单的指令集规范和标准。但本着开放的原则，这三位大佬直接将这款架构上传到网络上，并直接开源允许任何人进行改动完善。就这样放养了很长一段时间后，这款野生的芯片架构逐渐在市场和学术界扬名。而为了让这款架构能够更规范的继续走下去，三位创始人大佬终于再次出手，做了一件无数人都没想到的事情！

三位创始人2015年，三位大佬联合创立了一家名为SiFive的半导体公司，主要方向就是开发基于RISC-V架构的芯片，来推动该技术的商业化。同时在三人的主导下，RISC-V基金会也正式成立，用来维护指令集架构的完整和规范化！但是该基金会和公司却没有将RISC-V架构私有化，反而签订了BSD授权条款，将其完全开源。也就是说，全球的任何组织和商业机构都可以对该架构进行开发使用。而不必受到任何限制。甚至基于该架构核心来开发，商用闭源收费版本都可以。而在这种模式之下，RISC-V架构迅速成为了全球最知名的自由软件之一。当然说到这很多朋友可能会想，这种免费的技术真的有优势吗？

开源即无阻 年轻则无距
刚刚就说到，在RISC-V立项之初，三位创始人就决定设计一款，比X86和ARM更为简单的指令集架构。而简单的架构，带来的效果就是更易于移植。无论是PC端还是移动端，RISC-V架构都能够轻松适应！而且RISC-V架构还有着后发优势。采用的模块化设计，非常适用于现代云计算、智能手机和小型嵌入式系统。最重要的是，开源的RISC-V本身其实并不完整，说到底还只是一个架构内核，这无疑就有了极强的可塑性。就相当于房子的地基，拿到手后能建造出什么房子，房子用来干什么，是否有自己的特色，说到底还是全凭自己的本事。而这就给了使用者无穷大的发挥空间！

也正是基于这些优点，因此倪光南院士才会将其视为中国芯片崛起的希望。开源的技术，意味着可以让中国的芯片产业，完全绕开美国的专利管制。即使未来中国芯真的将RISC-V架构做大做强，能够和X86以及ARM同台竞技，也不必担心发生断供或者制裁！超强的可塑性，则代表着中国的芯片企业，可以完全根据自己的需求进行开发完善。不必拘泥于一个框架，然后在一个领域内死磕！当然，除了这些以外，RISC-V架构还有一个最大的优点，那就是年轻。短短10年的发展历史，意味着中国和西方并没有拉开差距。也就是说，与是在同一个起跑线上的。不用担心用生态链垄断市场，也不必担心用专利限制发展。而这些因素，在此前却是中国芯片崛起的最大障碍。英特尔和微软用X86架构和Windows系统，联手打造出了一个Wintel生态联盟。直接垄断了PC端20多年。不仅让中国芯片难以打入市场，在系统桌面领域更是一度艰难求生！而在芯片架构方面的专利技术，更是让远在英国的ARM公司，想要进行授权都要看美国的脸色！不过幸运的是，伴随着RISC-V架构技术的发展，在未来这些可能都会成为历史！
构架迭代 中国争先
现如今，中国在RISC-V架构阵营中已经夺得了主导权。国际RISC-V基金会的18个理事会成员，中国企业已经夺得一半席位！与此同时，国内也已经成立了RISC-V产业联盟和开放指令生态系统联盟。像华为海思、阿里平头哥，中科院计算所等众多科技公司也纷纷投入RISC-V架构的怀抱。

阿里平头哥玄铁RISC-V处理器而如此高涨的投入自然也换来了回报！早在2019年阿里平头哥就正式推出了，首款基于RISC-V架构的处理器玄铁910，并成功大规模量产。之后中科院基于RISC-V架构打造的香山系列芯片也成功流片。到了今年12月，华为海思团队全自研的首款RISC-V 架构芯片也正式曝光，成功适配进入商用市场！而且除了这些以外，像芯来科技、优矽科技等诸多企业，也纷纷布局RISC-V技术。足以看出，中国芯片架构正在揭竿而起！

华为海思RISC-V 架构芯片当然，现如今看重RISC-V架构的也并非只有中国，像亚马逊、三星等科技巨头也开始涉足RISC-V路线，甚至连苹果都开始面向社会招揽RISC-V架构开发人才。其领域内的竞争正在不断加剧。而中国如果想将RISC-V架构变成由自己主导的技术路线，那要做的还有很多！从软件生态到操作系统再到市场反馈，中国的科技企业必须要拧成一股绳，然后打造出一个完整的芯片架构生态。当然这个过程会很漫长，可能需要十几年甚至几十年。但是大东要说的是，即使再艰难，也要坚持下去。因为这是中国芯片产业的背水一战，只有抓住这个机会，才能有底气的说“中国芯无惧制裁”！
第三种芯片架构
传统的芯片架构包括：X86和ARM，两者的区别是分别属于“复杂指令集”与“精简指令集”。Intel和ARM处理器，前者使用复杂指令集（CISC)，而后者使用精简指令集（RISC）。
第三种芯片架构：RISC-V架构是基于“精简指令集”（RISC）原理建立的开放指令集架构（ISA），RISC-V是在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。RISC-V 指令集完全开源，设计简单，易于移植Unix系统，模块化设计，完整工具链，同时有大量的开源实现和流片案例，得到很多芯片公司的认可。RISC-V 架构的起步相对较晚，但发展很快。可以根据具体场景选择适合指令集的指令集架构。

RISC-V起源于2010年的加州大学伯克利分校，后来在2015年成立RISC-V基金会，基金会于2020年3月从美国迁往瑞士，保持中立、开放，不受各种长臂管辖权限制，非常有利于各国独立发展自己的芯片技术。
RISC-V最活跃的应用市场是物联网、嵌入式和AIoT，三个显著优势如下：1、开源和免费；2、简单和灵活；3、高效和安全。
RISC-V指令集简单且可扩展的设计，能使其成为人工智能、汽车、云计算、边缘计算、物联网、机器学习、移动和5G等前沿应用的理想选择。投资者对RISC-V的关注和投资也将会持续增长。
美国业界科学家Michael Taylor评价如下：“RISC-V的技术与应用正在逐渐成熟，将最终取代以X86、ARM为主的微处理器指令集，从根本上改变计算的世界。”而看法至少是三足鼎立！
芯片架构“新秀”RISC-V
在国内半导体生态发展进程中，越在产业链上游，相比海外市场的成熟度越弱些，挖掘相比之下较新的技术路线，正是其中一个成长机会点。
目前市场上大规模主流应用的芯片架构中，服务器市场霸主X86架构以英特尔和AMD为主导；Arm架构在移动终端市场占据超过95%份额，此前被英伟达收购未果后寻求独立上市。
但这两大架构都以海外厂商为主导，寻求一个相对独立且开源的芯片架构，将对自主生态发展带来重大意义，RISC-V就是这样一种新架构。
但由于起步晚于前述两大芯片架构，RISC-V在生态方面还远没有达到成熟的地步。不过近些年来，各个国家都在积极对RISC-V投入研发，国内目前多在物联网场景积极推进，一些高端RISC-V架构CPU芯片也在陆续探索，产业角色面对汽车物联等场景也在探索应用落地。
第十二届松山湖中国IC创新高峰论坛期间，跃昉科技产品总监李涛介绍道，公司聚焦面向工业互联网场景的SoC产品，主要希冀解决包括目前主流架构存在一定环境风险、面临相对高昂的授权费用、功能同质化等典型问题。据介绍，去年第四季度该公司已成功流片业界首款Full Mask（全掩膜流片）的RISC-V架构高端应用处理器NB2。
头豹研究院TMT行业分析师陈文广告诉21世纪经济报道记者，基于RISC-V功能上的优势且暂无一家企业占领主导地位，预判其先基于物联网发展，但随着配套软件等生态圈不断完善，RISC-V有望逐步进入PC、智能网联车等领域，并成为世界主流CPU之一。
锚定
从源头来说，Arm架构也属于一种基于RISC（精简指令集计算）原理建立的架构，这是其相对更适合应用在移动终端市场的原因之一。
顾名思义，RISC-V是第五代基于RISC的CPU指令集架构，2010年由美国加州大学伯克利分校计算机科学部门发明。这是一个免费、开放的架构，用户基于该架构进行产品设计和拓展后，可自主选择是否公开发行、如何商业运营等。
相比前述两大已经商用多年的架构，RISC-V目前相对主要被应用在物联网市场，且高端处理器产品偏少。
头豹研究院TMT行业分析师陈文广向记者分析，因为RISC-V架构简单、易于移植，具备设计成本低的特点，此外还有低功耗、体积小等优势，这些满足了物联网时代对芯片的需求。
具体来说，物联网对芯片、应用市场有高成本敏感性。RSIC-V开源免费及轻量化架构优势可降低芯片的研发、应用成本，高度契合物联网碎片化特征。而RISC-V的模块化灵活设计有助于芯片研发人员对指令集进行定制化扩展、修改等，可满足物联网的差异化需求。
此外，相比市场主流X86和Arm指令集具有丰富完整的生态体系，但物联网的碎片化特征，令RISC-V应用于物联网可弱化其在生态系统成熟度上的劣势。
Arm架构生态也不是一天建成。目前受限于不同的开源社区等，RISC-V架构产品的开发和应用需要重新面对很多新的挑战，毕竟是不同的架构。“能够考虑借鉴参考的是Arm架构的一些发展逻辑和应用方向。但即便成熟的Arm应用也无法直接用在RISC-V上。”
除生态外，RISC-V面临的难点在于定位。“其实从能力范围来说，RISC-V与另外两大架构没有很大差异，也可以上探到边缘侧，甚至未来到PC端、服务器端等，已经有公司慢慢在做相应尝试。并不一定是RISC-V要取代谁，这个市场足够大，会有不同侧重的领域。”
从跃昉科技来说，目前侧重工业互联网领域，是因为其生态偏向行业类，一方面相关行业产品的迭代利用周期并不如消费类快，可以有足够的时间给行业接纳新事物；另一方面这类用户基于架构安全性考量，会对RISC-V有更大积极性。

面向另外两大主流架构，跃昉科技的应对和思考。
图源：公司提供
基于产品策略，跃昉科技打造了“三横一纵一平台”的技术体系。“三横”就是在工业物联网的框架下，从端侧到边缘到微边缘，分别定义三个不同的芯片产品体系，分别解决端侧基础的控制和链接，以及边缘和微边缘侧的边缘计算和智能应用等问题。同时还针对部分系列做了包括安全、区块链等差异化特性，并申请了专利。
由此，跃昉科技在车联网市场关注到智能交通的场景应用。“有别于传统智能驾驶从单点上考虑出行的智能化，智慧交通更多是系统维度考虑交通安全的可靠和效率。通过人、路、车，以及基础设施等之间的连接，相当于构建了一个面向交通的工业物联网，来打造高效出行的画面。”因此，前述NB2产品正是面向该场景进行的设计应用。
探路
此前英特尔一度希冀收购该行业的头部厂商SiFive就是一个案例，这被行业观点认为，是为了抵御英伟达计划收购Arm所带来的一定影响。虽然最终这两宗收购计划都未果，但也显示出RISC-V被愈发重视。
从全球整体发展态势来说，陈文广告诉记者，在技术方面，海外的头部企业相比国内发展水平相对领先，但差距不大。在应用领域方面，中国的RISC-V的落地领域以IoT为主，而海外厂商的落地领域不仅覆盖于此，在数据中心、智能驾驶、存储芯片、电子消费等领域均有涉及。
据悉，目前全球头部企业美国SiFive，创立于2015年。2021年4月，SiFive宣布首款基于5nm工艺的RISC-V架构的SoC芯片成功流片，该SoC可用于AI、数据中心、高性能计算等场景。
身处其中的公司也在积极探索更大技术融合空间。李涛介绍，基于RISC-V架构，跃昉科技还非常聚焦和关注区块链方面技术。
“在未来智慧交通过程中参与方非常多，可能有车厂、交通管理部门和政府监管部门，还有用户本身。如何解决在智慧交通体系下数据上链、数据互信、本地存储等需求和问题，可能还需要借助区块链技术。”补充道。
当然，NB2不局限于这个方向，包括工业物联网下的智慧能源、智慧物流、智慧工厂等，都是NB2产品和跃昉科技主要聚焦的方向。
由于RISC-V诞生时间太短，仅5年，在中国本土市场，相关的编译器、开发工具和软件开发环境（IDE）以及其他生态要素还在积极建设当中。

但是中国本土RISC-V的生态培育近几年明显提速，目前已初见成效。RISC-V生态链条的参与者也逐渐多元化，其中IP环节主要包括平头哥、芯来、赛昉及睿思芯科等本土企业提供IP、编译器、工具链等产品。设计环节包括海思、瑞芯微、兆易创新等众多企业，应用涵盖MCU、边缘计算芯片等领域，中国RISC-V产业联盟目前也有了超过120家联盟会员。
除生态外，中国发展RISC-V技术还面临以下两大难点：缺乏相关人才，和碎片化风险。
“由于RISC-V在中国仍处于发展初期，从事该领域的专业人才数量较少。加上该领域尚未实现大量盈利，以及传播语言等问题，导致国内并无足量的技术人员进入。”陈文广进一步分析，而RISC-V架构开源规则本身有一定局限性。其强调完全开源的设计，就导致RISC-V架构可能出现，虽然拥有更多指令集，却无法共用的问题。
当各公司做出具有本身公司特色的芯片时，如果选择将自己的专属指令集保密，那么若干年后，很可能出现芯片互不兼容的情况，这样的碎片化往往不利于产业发的。
“例如Android本身是一个开源系统，但经过华为、小米、OPPO等厂商各自开发成自己的系统之后，就变得不再互相兼容，这也是RISC-V架构开源规则本身的局限性。”补充道。
“觉得判断生态是否加速落地的一个标准，就是是否有更多产品应用到实际场景中去。在定位偏向SoC，但关键要找到一个相对明确的方向，去把这个SoC应用到系统上。”李涛向记者表示，跃昉科技团队都对系统有一定认知，因此愿意与客户一道，共同探索应用场景的差异化表现，同时让客户更好接受基于RISC-V架构的产品。
MIPS倒下！转身投入RISC-V阵营
全球三大芯片架构之一MIPS，已经成为历史。
据外媒报道，所属公司宣布将放弃继续设计MIPS架构，全身心投入RISC-V阵营。
作为当年站在RISC改革前沿的前浪，MIPS由图灵奖得主、谷歌母公司董事长John Hennessy创办坐镇，创办8年即上市。

当时究竟火到什么程度？
就是微软会将自己的Windows系统移植到MIPS，英特尔也随即花费数十亿美元开发Itanium架构，来应对当时市面上RISC的挑战的那种。
甚至MIPS一度被业内认为可以比肩Arm、x86，成为全球三大主流架构之一。
如今本应四十不惑的MIPS，却突然耐不住寂寞，意外转投大火的RISC-V阵营。
于是，就有网友感叹：这真是又一个遇上了安卓的黑莓啊。

生于斯坦福，今年40岁
论起出身，MIPS可以说是“师出名门”。
1981年，时任斯坦福教授的John Hennessy领导团队，实现了第一个MIPS架构处理器。
MIPS，全称为Microprocessor without Interlocked Pipeline Stage。采用5级指令流水线，能够以接近每个周期一条指令的速率执行。这在当时很罕见。

1980年代，正是精简指令集（RISC）对以x86为代表的复杂指令集（CISC）发起第一波冲击之时，其发展的势头，甚至让英特尔不惜投入数十亿美元开发Itanium。
而MIPS，就是RISC阵营中最早的冲锋者之一。
1984年，John Hennessy离开斯坦福，创立了MIPS科技公司。并且在成立的第二年就推出了第一个芯片设计R2000。
1988年，MIPS推出了R3000。这款产品很快大获成功，销售超百万颗。
不少公司的消费电子产品都用到了R3000，比如索尼的PS。美国首家电脑公司DEC、爱普生、日本电器等等知名企业也均是其客户。
1991年，MIPS就推出了64bit的R4000。其竞争对手Arm则直到2012年才开始大范围推广64bit处理器设计。
直到现在，仍可以在不少产品中找到身影。
比如英特尔旗下的自动驾驶公司Mobileye就仍在广泛采用其技术。而家用路由器产品中，MIPS也并不鲜见。

中科院自主研发的龙芯，其LoongISA指令集同样基于MIPS发展而来。不过，去年龙芯已宣布，准备研发一套完全采用中国技术的指令集LoongArch，实现进一步的自主可控。
值得一提的是，MIPS和现在的当红炸子鸡RISC-V称得上是师出同门，在许多方面都基于相同的思想。
MIPS的创始人John Hennessy和RISC-V之父Dave Patterson也渊源颇深。
两人合作撰写了2本现在被广泛用于本科生、研究生课程的教科书：《计算机体系结构：量化研究方法》和《计算机组成与设计：硬件/软件接口》。
2017年，两人又因“开创了一种系统的、定量的方法来设计和评价计算机体系结构，并对微处理器行业产生了持久的影响”，共同获得图灵奖。
专利被瓜分，又数次易手
然鹅，没想到的是，当年如此辉煌的MIPS，从21世纪伊始就逐渐走下神坛。
而这当中的每一步都是如此的戏剧化。
首先，智能手机时代的爆发让竞争对手Arm走上舞台中央。
之前也提到，MIPS设计之初就主打高性能的产品，比如游戏机、路由器、打印机等，对标英特尔的x86。
而Arm从诞生开始就瞄准嵌入式低功耗领域，以至于在智能手机时期，Arm立刻可联合高通、苹果、联发科打造移动处理器芯片。
当时的MIPS产品并没有低功耗的优势，等反应过来也为时已晚。

再加上两者之间不同的授权方式。MIPS指令集架构授权很便宜，CPU核卖得贵，也就迫使很多公司选择自行设计，MIPS核心、添加指令、发布开发工具
Arm则刚好相反，让众多CPU厂商可以共享一套指令集和编译工具，甚至为了讨好程序员，还设计了好用且便宜的USB调试工具。
因为一个迟疑，就让MIPS失去了关键机会，甚至还落得被Arm蚕食的下场。
2012年，江湖上就已经传出MIPS正在寻求买家把自己卖掉。
当时潜在的买家有高通、博通、AMD、Google等，但最终得手的是竞争对手Arm、半导体及软件设计公司Imagination。
Arm联合自己所属组织Bridge Crossing（专门收购技术专利），以3.5亿美元收购MIPS近500项专利，当中Arm出资1.675亿美元。

剩下的专利（82项核心架构相关的关键专利）和公司运营主体都卖给了Imagination，收购价仅为6000万美元。
两个收购方还就这些专利达成了交叉授权协议：Imagination获得498项剥离专利的终身免费授权，Bridge Crossing则得到82项保留专利的限制性授权。
本以为MIPS遭遇如此贱卖，应该已经是大结局了。
但没曾想，这是多舛命途的开始。
Imagination本想借此番收购加强自身的CPU业务，第一大股东英特尔也想牵制Arm的发展。
但在重要客户苹果选择自研GPU之后，Imagination业务一度告急，随即选择将MIPS抛售，自己也面临着收购的命运。
MIPS经过两度转手，最终在2018年6月，落到了AI初创企业Wave Computing手里。

因为要在MIPS CPU上开发公司的AI加速硬件，然后就买下了整个MIPS。
据媒体称，当时已经拥有了相关许可，其实根本没必要买。
当然原因不排除Wave Computing团队不少人都出自于MIPS，像CEO Derek Meyer曾是MIPS副总裁。
收购不到半年，Wave Computing提出了一个大胆的计划——将MIPS架构开源，开放32位和64的MIPS架构（当时最新更新到第6版）。
希望通过免费和开放战略吸引到更多企业客户开发者。
然而本认为MIPS应该找到了一个好归宿之际，结果好景不长，在收购第二年，Wave Computing就申请破产重组。
之后，MIPS的命运就一直悬而未决。
正式投身RISC-V阵营
现在，以崭新的姿态重回大家的视野：放弃此前的同名架构，投身RISC-V阵营。
公司在官方声明中表示：
MIPS正在开发第八代架构、该架构将基于RISC-V处理器标准。
前文也说道，MIPS与RISC-V算是师出同门。
都是遵循RISC的理念，以简单、流线型的CPU设计而闻名。
而在去年，刚满10周岁的RISC-V还一度火出了圈。
因为架构简单、功耗面积低，更关键的在于开源，降低了厂商的开发门槛，由此受到了众多开发者青睐。
就如阿里旗下的平头哥，创办不久就开发了一款基于RISC-V的玄铁910芯片，性能在ARM的A72级别。
前不久，还宣布已经把安卓 10系统成功移植到了这款芯片上，并开源了全部的代码。

国外也有一家公司SiFive，去年推出了一款使用RISC-V处理器的Linux电脑。

免费、又好用、可应用的范围还广……这应该就是MIPS转战RISC-V的主要原因吧。
至于之前已经得到MIPS授权的厂商，仍然可以合法的生产基于MIPS芯片。
参考链接：
[1]https://www.eejournal.com/article/wait-what-mips-becomes-risc-v/
[2]https://www.arm.com/company/news/2012/11/arm-announces-participation-in-a-consortium-to-acquire-rights-to-mips-technologies-mips-portfolio
[3]http://www.semiinsights.com/s/electronic_components/23/38298.shtml

参考文献链接
https://mp.weixin.qq.com/s/RarwxpkLWF9g48CdGVKYEQ
https://mp.weixin.qq.com/s/ypwG1TMCbC-TWvIYqreGPQ
https://mp.weixin.qq.com/s/MUmb5oTtfUKI-W67qEdn1g
https://mp.weixin.qq.com/s/ljidk_fkRWxc4ilgoOG6Fw
https://mp.weixin.qq.com/s/jpVnNjxDXfEbMw8BTpaZKg
https://mp.weixin.qq.com/s/GLBYRMAtN_y2joZDrZRAXg
https://mp.weixin.qq.com/s/lAy7jxLTzxfKZE9dlR2hHg