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什么是RISC-V?为何能全球“开花”

高工
2023-06-21 00:57:10     打赏

RISC-V是一种基于精简指令集(Reduced Instruction Set Computing,RISC)架构的指令集体系结构(Instruction Set Architecture,ISA),其设计目标是为了满足现代计算机对高性能、高效能和灵活性的需求。
RISC-V的设计初衷是为了克服传统ISA的限制,以提高计算机的性能和可编程性。传统的ISA通常包含大量指令,因此它们的设计是为了在更小的存储空间中实现更多的指令。这种设计方式使得传统ISA的编译器和硬件设计变得非常复杂,而且由于每种处理器都有自己的ISA,所以软件和硬件之间的互操作性也变得困难。

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相比之下,RISC-V采用了更加简化的ISA设计,将指令集划分为基本指令集(Base Instruction Set,BIS)和可选扩展指令集(Optional Extension Instruction Set,OEIS)。基本指令集包含一组常见的指令,例如加载、存储、算术和逻辑运算等。可选扩展指令集则允许用户根据需要添加更多的指令集,例如浮点运算、向量处理、加密和多媒体处理等。
RISC-V的设计思想可以追溯到20世纪80年代的精简指令集计算机(RISC Computer)设计理念,其中一个重要的思想是将指令集分解为更小、更简单的指令集,使得指令执行速度更快、编译器更容易编写。不同的是,RISC-V是一种开放标准,任何人都可以使用它,它是在UC Berkeley的David Patterson教授领导下设计的,并且它的设计是完全透明的,这使得它能够自由地应用于任何平台和应用程序中。

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RISC-V的特点和优势

RISC-V的优点在于它的开放性和灵活性。因为它是一个开放标准,任何人都可以使用它,这使得它可以在各种不同的体系结构上运行。此外,RISC-V的灵活性也使得它能够满足不同应用程序的需求,用户可以根据需要自定义指令集,以便于处理特定的任务,例如加密、多媒体处理和人工智能。
另外,RISC-V还具有可扩展性和可移植性的优势。因为RISC-V的ISA是模块化的,用户可以根据需要添加扩展指令集,以便于处理不同的任务,这使得它非常适合应用于各种嵌入式系统中。此外,RISC-V的设计使得它非常容易在不同的平台上移植,因为ISA的设计是相对简单和透明的,而且它遵循了统一的规范和接口标准,这使得软件和硬件之间的互操作性更好。除了开放性、灵活性和可扩展性之外,RISC-V还具有高性能和低功耗的优势。
不过有人认为,相对于封闭指令集,RISC-V的模块化导致了更加碎片化的软件生态,且很多人断言RISC-V不可能成为主流指令集。针对前者,RISC-V技术工作组已经在提供一些新的机制,比如通过配置(Profile)机制,来规范软件生态,从而使软件不会像想象得那么碎片化。RISC-V可以支持从嵌入式、普通计算机,再到超级计算机领域,并不存在系统性缺陷,且更加开放的标准,往往会更具生命力。
总之,RISC-V是一种基于精简指令集架构的指令集体系结构,它的设计目标是为了满足现代计算机对高性能、高效能和灵活性的需求。相比传统ISA,RISC-V的设计更加简化、灵活和可扩展,使得它能够应用于各种不同的平台和应用程序中,并且能够在较小的面积和功耗下实现高性能。由于其开放性和透明性,RISC-V已经成为一个广受欢迎的开放标准,并且被广泛应用于许多嵌入式系统和移动设备中。

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RISC-V架构布局

在X86和ARM架构存在不授权或不供应等风险的大背景下,RISC-V 架构由于具备开源开放的特性,被国产厂商看作是国产芯片弯道超车的机遇。RISC-V 正迅速成为新的处理器标准,X86、ARM和RISC-V这三种架构将会共存很长一段时间。
2022年,采用RISC-V架构的处理器出货量约100亿颗,其中有一半以上是国内厂商生产的。国内知名企业如阿里平头哥、中科院计算所、赛昉科技、芯来科技等都有布局RISC-V,开发出不同层面的软硬件解决方案。
相较于X86和ARM的生态圈,RISC-V还不太成熟,在电脑处理器和手机处理器领域仍是以ARM和X86架构为主,但在物联网、智能穿戴等领域,RISC-V则拥有更多机会。随着谷歌在之前的RISC-V峰会上宣布Android支持RISC-V指令集,RISC-V应用场景正式从低功耗物联网向更复杂的手机、服务器等应用领域拓展,软件生态也在加速发展。




关键词: RISC-V     架构     指令集    

专家
2023-06-21 01:31:30     打赏
2楼

感谢楼主的分享,很实用了。


专家
2023-06-21 01:34:11     打赏
3楼

感谢楼主的分享,很实用了。


院士
2023-06-25 16:36:13     打赏
4楼

谢谢分享,学习了。

希望在RISC-V这个不太成熟生态圈里,国产软硬件与国外制造的差距不被拉大。


工程师
2023-06-26 22:54:36     打赏
5楼

感谢分享


高工
2023-07-06 19:13:36     打赏
6楼

感谢楼主的分享


高工
2023-07-18 08:29:20     打赏
7楼

希望国内快速发展


专家
2023-07-18 09:08:10     打赏
8楼

感谢楼主的分享


工程师
2023-07-18 11:12:26     打赏
9楼

感谢分享


专家
2023-10-18 08:50:38     打赏
10楼

用的人多了,就会走好自己的路。X86也好,ARM也好,不都是这么走过来的吗?


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