關于RISC-V你需要知道的大事兒

最近都在弄全志以及平頭哥的risc-v ，如果有正在用的小伙伴歡迎入群交流答疑，不用的或者沒弄過的勿入，謝謝！

RISC-V里面的細節特別多，如果你不是專門從事處理核心或者工具鏈開發的沒必要了解那么細致。

RISC-V作為處理器領域的新秀頻繁出現于學術與產業新聞。

2022年6 月 21 日，RISC-V 國際組織宣布了 2022 年的首批四項規格和擴展的批準 ——RISC-V 高效跟蹤（E-Trace）、RISC-V 主管二進制接口（SBI）、RISC-V 統一可擴展固件接口（UEFI）規格，以及 RISC-V Zmmul 純乘法擴展。

什么是RISC-V？

RISC-V, 其中文名稱是第五代精簡指令集(Reduced Instruction Set Computing)。該指令集是由加州大學伯克利分校發布的一套用于處理器的指令集。

2010年，該學校的研究團隊準備做一個CPU，但是Intel和ARM高昂的授權費用讓他們下決心自己做一套開源的指令集。于是經過了幾個月的努力，后來就有了RISC-V。該指令集一經推出就受到了廣泛關注，后來成立了RISC-V基金會，專門負責RISC-V的維護與推廣。

2. 什么是指令集，指令集與處理芯片之間有什么關系？

處理器是一塊芯片。而芯片并不會自己工作，需要有人告訴它該做什么操作。例如告訴芯片下個操作做加法，這就是一條指令。

在人類社會中指令基本上是以語言或者聲音的形式存在，而在計算機系統中，指令是以二進制數存在的。一個芯片指令的合集就叫指令集。指令集規定了二進制數的格式、尋址方式、操作類型等。市面上常見的指令集有PC機常用的X86指令集、ARM的指令集等等。

一般來講，先有指令集，才會有芯片來支持指令集。所以指令集可以說是芯片的早期藍圖。指令集類似一種標準，定義了芯片支持的功能。而芯片是一個實物，實現指令集定義的功能。所以你常聽的RISC-V處理器，實際上是支持了RISC-V指令集的處理器芯片。

3. 為什么RISC-V在國內如此受關注？

RISC-V作為較新的指令集，技術上是有一定的優勢，其實最大的原因是這個指令集是開源免費的，基于這套指令集設計的芯片無論用于科研和商業均無需給Intel和ARM上稅。目前市面上常見的指令集都是要收費的，例如華為麒麟芯片，就購買了ARM家的指令集。這些有指令集知識產權的公司均為國外公司，非常不利于我國實現關鍵芯片的自主可控。

目前，國內外已經有非常多的RISC-V核心RTL代碼，好多是開源的，如果你感興趣可以下載一個研究研究。如果用于商用，國內外也有許多商業公司提供穩定的RISC-V IP核心。例如國外的SiFive公司、Microsemi公司、國內的阿里平頭哥、芯來科技等公司。

4. RISC-V技術上有什么優勢？

技術優點總結起來就一句話：短小精悍、擴展性強。處理器發展了非常多年，里面的坑坑洼洼都被研究的清清楚楚，但是由于ARM和X86的指令集一路走來，需要兼容的東西多，包袱越來越重，導致指令集越來越復雜。

RISC-V吸取了這些經驗后指令集每個功能都被安排的明明白白，所以夠精簡。RISC-V最基礎的指令數目僅僅有40多條

5. RISC-V指令集與芯片目前還有哪些問題？

最大的問題是RISC-V作為一個開源的指令集架構，其相關的編譯器、開發環境、甚至成品芯片等相關生態仍然還在建立之中，生態不夠強大，大規模應用還需要一個過程。

6. RISC-V指令集里有什么？

RISC-V作為一個模塊化的指令集，其指令集分成了若干模塊。又分為32bit和64bit版本。所以叫RV32, RV64。

7. RISC-V的核心是如何與AI加速核心集成的？

從整體實現方式上來講，共有兩種方式可以實現AI加速核心與RISC-V計算核心的集成。

方法一是總線外設方案，該方案可以直接把AI加速核心當作一個總線高速外設掛載于SOC系統。

方案二是RISC-V指令集獨有的辦法，擴展RISC-V核心方案。利用RISC-V指令集可擴展的特性，添加專門的AI指令，在設計微內核時加入一個指令派送單元，將AI加速指令直接派送給AI加速核心。

實際上，由于神經網絡計算的過程中幾乎不需要條件判斷等操作，規律的乘加操作占據大多數運行時間，兩種實現方案并無本質差別。

擴展RISC-V核心的方案優勢在于當總線外設較多時，共用了微內核資源，減少了總線開銷。而擴展RISC-V核心方案的缺點是對RISC-V編譯工具鏈要做少許修改，增加額外的工作量。

8. 最后，總結來講，RISC-V需要了解什么？

RISC-V是一種處理器指令集。

RISC-V處理器指支持RISC-V指令集的芯片。

RISC-V主要優勢在于開源免費、短小精煉、擴展性強。

RISC-V目前的問題在于生態不成熟。

RISC-V與加速核心集成有總線方案和擴展指令集方案。

特點：

完全開源

對指令集使用，RISC-V基金會不收取高額的授權費。

架構簡單

RISC-V架構秉承簡單的設計哲學。體現為：

在處理器領域，主流的架構為x86與ARM架構。x86與ARM架構的發展的過程也伴隨了現代處理器架構技術的不斷發展成熟，但作為商用的架構，為了能夠保持架構的向后兼容性，其不得不保留許多過時的定義，導致其指令數目多，指令冗余嚴重，文檔數量龐大，所以要在這些架構上開發新的操作系統或者直接開發應用門檻很高。

而RISC-V架構則能完全拋棄包袱，借助計算機體系結構經過多年的發展已經成為比較成熟的技術的優勢，從輕上路。RISC-V基礎指令集則只有40多條，加上其他的模塊化擴展指令總共幾十條指令。

易于移植Lnix

現代操作系統都做了特權級指令和用戶級指令的分離，特權指令只能操作系統調用，而用戶級指令才能在用戶模式調用，保障操作系統的穩定。

RISC-V提供了特權級指令和用戶級指令，同時提供了詳細的RISC-V特權級指令規范和RISC-V用戶級指令規范的詳細信息，使開發者能非常方便的移植linux和unix系統到RISC-V平臺。

模塊化設計

RISC-V架構不僅短小精悍，而且其不同的部分還能以模塊化的方式組織在一起，從而試圖通過一套統一的架構滿足各種不同的應用場景。用戶能夠靈活選擇不同的模塊組合，來實現自己定制化設備的需要，如RV32IMFDC的指令集，使用Machine Mode（機器模式）與User Mode（用戶模式）兩種模式。

完整的工具鏈

對于設計CPU來說，工具鏈是軟件開發人員和cpu交互的窗口，沒有工具鏈，對軟件開發人員開發軟件要求很高，甚至軟件開發者無法讓cpu工作起來。在cpu設計中，工具鏈的開發是一個需要巨大工作量的工作。

如果用RISC-V來設計芯片，芯片設計公司不再擔心工具鏈問題，只需專注于芯片設計，RISC-V社區已經提供了完整的工具鏈，并且RISC-V基金會持續維護該工具鏈。當前RISC-V的支持已經合并到主要的工具中，比如編譯工具鏈gcc, 仿真工具qemu等

開源實現

BOOM: Christopher Celio的RV64亂序處理器實現。

成功的流片案例

已經有機構和商業公司流片的案例?？申P注RISC-V社區了解具體信息。

社區貢獻

完整的工具鏈維護，大量的開源項目。

最后的最后，我個人是很看好RISC-V的發展前景的。

也許我國在這個領域里會出現下一個Intel或者ARM實現真正的處理器強國夢。但目前階段RISC-V也確實存在各種各樣的問題。

生態不全面等等問題會給商業化帶來不小的挑戰。

同時，似乎現在都喜歡炒概念，從可穿戴設備到VR/MR/AR，共享經濟，再到AI，再到RISC-V，物聯網等等。一個又一個風口，如何鑒別哪些是概念哪些真的可以改變世界還是得多學習。

例如RISC-V和AI，我個人覺得從技術角度來講RISC-V可以給AI加速SOC提供一些靈活度，但是遠達不到顛覆AI加速器的程度，只是相比于ARM家的處理器解決了一些癢點而已。

希望國內RISC-V可以穩步發展，不盲目追熱點，找準其優勢。要么出現一批拳頭產品，打破壟斷。要么干脆做到舊時王謝堂前燕飛入尋常百姓家，把CPU做成Linux一樣徹底開源的東西。