RISC-V——开源的CPU指令架构
2018-09-13
提到计算机,大家都会想到CPU,CPU是计算机的核心所在,用来计算和处理数据,CPU内置了很多指令,这些指令我们叫它指令集,指令集的设计采用了一定的架构模式。
指令架构模式有很多种,目前,全球主流的架构模式包括:CISC,复杂指令系统,每个指令可执行若干低阶操作,比如从内存读取、储存和计算操作,全部集于单一指令之中,复杂指令集的特点是指令数目多而复杂,每条指令字长并不相等,计算机需要加以判断,并付出性能的代价。CISC代表处理器有:CDC 6600、System/360、VAX、PDP-11、Motorola 68000、Intel、AMD、VIA(威盛)等。
RISC,精简指令系统,它可以想像成是一家流水线工厂,对指令数目和寻址方式都做了精简,使其实现更容易,指令并行执进程度更好,编译器的效率更高。目前常见的精简指令集微处理器包括DEC Alpha、ARC、ARM、AVR、MIPS、PA-RISC、Power Architecture(包括PowerPC、PowerXCell)和SPARC等。
RISC-V是RISC 5,它基于已建立的精简指令集(RISC)原则的一个开源指令集架构。该项目2010年始于伯克利加利福尼亚大学,但许多贡献者是该大学以外的志愿者和行业工作者。与大多数指令集相比,RISC-V指令集可以自由地用于任何目的,允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。虽然这不是第一个开源指令集,但它具有重要意义,因为其设计使其适用于现代计算设备(如仓库规模云计算机、高端移动电话和微小嵌入式系统)。设计者考虑到了这些用途中的性能与功率效率。该指令集还具有众多支持的软件,这解决了新指令集通常的弱点。截至2017年5月,用户空间的指令集版本为2.2,特权指令版本1.1。
RISC-V的软件支持也越来越多,RISC-V在GitHub上的代码也有不少,支持RISC-V的Linux核心也在4.15版本诞生,RISC-V模拟器、工具链也都已经开发出可用版本。
本周,西部数据公司(就是造硬盘的那家),宣布计划生产10亿枚基于RISC-V的处理器,用于硬盘控制器、AI芯片等。WD也是看上了RISC-V的开源特性,想必在WD的引领下,很多公司会很快跟进RISC-V开源架构处理器的研发和投用。
此外,国内也有不少公司和科研机构也围绕RISC-V进行开发,甚至已经出了相应的开发板,除了看重RISC-V开源和低成本的特性外,RISC-V还具有安全性,因为安全的缘故,它内部没有隐藏的黑匣子,对我国CPU设计开发具有一定借鉴和促进作用,期待早日能用上国产的RISC-V架构的处理器,打破Intel、ARM垄断之局势。