浅析 RISC-V 生态架构

RISC-V 生态架构浅析

前言

RISC-V最近越来越多的出现在科技新闻中，大量的公司加入到RISC-V研究和生产中。在越来越多的RISC-V研究热下，毋容置疑的是RISC-V的时代即将到来。让我们在这浪潮翻滚起来前，一起掀开RISC-V的神秘面纱，提前了解一下RISC-V究竟是什么。

什么是RISC-V

RISC-V应该泛指RISC-V指令集及其衍生出来的一系列生态。而RISC-V指令集，类似于INTEL的X86 ,ARM指令集，是一个被CPU读取到内存后，指导计算机运行的指令集合。实现了该指令集的CPU，能执行指令集中规定的所有基本指令，使按该套指令集编译的程序能够无障碍运行，且具有同系列CPU可移植和兼容性。

指令集有点类似于HTML规范，只是定义了基本的语法和规则。各个浏览器厂商依据该规范，自行投入研发能力实现出不同的产品，如下图所示。同一套HTML5规范，各个浏览器开发商实现的质量各有千秋，很显然让前端开发崩溃的IE已经如图所示自杀了，微软Edge已经转向了Chrome的怀抱。

在芯片领域，应用范围最广的指令集都是收费的（X86基本不对外授权，ARM费用相当不菲），你能想象HTML5标记语言需要花几百万上千万美元授权才能开发浏览器吗？这真的是难以想象！所以芯片设计领域迫切需要一个行业认可的，高品质的指令集，它应该是OPEN的，免费的，一个世界范围可以参考使用的芯片指令标准。

RISC-V指令集正式因为伯克利大学想开发一款CPU时，要么是一些老旧的架构，要么收费昂贵，芯片设计领域亟需一个开源的指令集。神说要有光，就有了光，神说要有空气，就有了空气，神说要有好的开源指令集，于是就有了RISC-V，没有好的轮子就造个轮子。RISC-V基金会就如W3C，RISC-V指令集就如HTML5，HTML5掀起了web领域的一场革命，RISC-V也将带来芯片领域的一场革命。

为什么不自己设计一套指令集？

目前应用领域最流行的两大指令集是X86和ARM，一个主宰服务器和PC，另一个主宰移动领域。X86被Intel,&AMD两家美国公司垄断； ARM指令集以前是英国的，现在已经被日本软银收购。而特朗普贸易战多动症发作的时候，这些指令集都被限制对华为授权或者销售。因为他们很大一部分都在美国霸权主义的控制范围之内。

很多人会问，RISC-V也是美国人发起的，话语权依然在美国人手里面。为啥中国不自己搞一套指令集，即便从RISC-V借鉴一下，搞个CRISC-6也可以。据说RISC-V第一版本指令集伯克利大学4个人从设计到发布只用了3个月。

这个就和HTML5标准是类似的，全球的浏览器应该基于一套免费的，开放的W3C制定的标准，而不是另起炉灶各自开发。否则你将不能得到大量开源社区的支持，如Linux社区，JDK相关支持，你将在全球首肯的生态圈外，最终要死不活。就像IE的自定义HTML标记，除非有个微软这样的好爸爸才有人基于你进行开发。然而即使IE有个好爸爸，最后还是挂了，因为对W3C的兼容性太差，让开发者痛苦的技术一定会被抛弃！故而处理器架构必须是全球范围的一个通用架构，必须获得生态支持，指令集不难，难得是成为事实标准并被全球采纳，被顶级工程师和开源社区主动提供适配支持。

世界需要技术标准，从IEEE，W3C到5G。技术标准可以让世界沟通更加流畅，节省更多的开发成本！

BSD协议，在RISC-V指令集基于这一开源领域非常自由的开源协议发布时，我们暂且相信这一指令集如该协议声明的那样开放。在RISC-V发展进程中，去拥抱它，发展它，合作构建一套自主可控且全球公认的指令集生态。如果有一天被限制了，基于BSD协议去兼容它。毕竟按常理国外一开源，国内就自主这个套路还是可以继续使用的。何况RISC-V本身只是一套指令集标准和规范。

缘起

该项目2010年始于加州大学柏克莱分校，但许多贡献者是该大学以外的志愿者和行业工作者。

在2010年，伯克利研究团队要设计一款CPU，然而，英特尔对X86的授权卡的很严，ARM的指令集授权很贵，MIPS、SPARC、Open Power也都需要各自的公司授权。在选择很有限的情况下，伯克利的研究团队决定从零开始设计一套全新的指令集。而被很多媒体大肆宣扬也让人振奋的是，伯克利的研究团队4名成员仅用了3个月就完成了RISC-V的指令集开发，并公开发布了第一版指令集。正如行业内常说的，设计一套指令集并非黑科技，用这套指令集去实现CPU 才是真正具有含金量的工作。该指令集的第一个版本只包含了不到50条指令，可以用于实现一个具备定点运算和特权模式等基本功能的处理器。目前，伯克利研究团队已经完成了基于RISC-