经历晶体管时代、微处理器时代和移动时代后，现在我们已进入到垂直半导体时代。在这个时代，RISC-V变得势不可挡。
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(资料图片仅供参考)
据介绍，Asanović教授及其团队之所以开始RISC-V研发，是因为当时的指令集都是和某家公司绑定的。但问题是公司来来往往，指令集也随之消失。如果围绕这些公司的指令集构建一个软件世界，软件投资也会随之消失。
另一个不同的话题是，为什么单个芯片上要用到这么多指令集？如果来看最新的SoC，人们经常会说这是Arm芯片，但实际的意思是指基于Arm的应用处理器。大多数程序员在使用该芯片时看到的就是Arm处理器，但在同一块芯片上，还有许多其他不同类型的处理器，例如图形、图像、射频、音频、安全和电源管理。在单个芯片上看到十多种不同的指令集的现象并不罕见。
RISC-V项目启动的背景是在2010年，经过多年使用MIPS、SPARC和x86创建许多研究项目之后，加州大学伯克利分校的架构小组需要选择新的ISA来进行下一组项目。当时显而易见的选择是业界占主导地位的指令集：x86和Arm。但两者都有复杂的问题。另外，它们也都有IP问题——即使是在大学建立自己的内核，也无法与他人实现共享（这是不被允许的或非法的）。“我们确实评估过，但我们那时正在使用64位地址空间，当时Arm还没有64位设计，他们只有Arm v7，一年后才推出了Arm v8。”Asanović教授补充说。
“业界对此表现得非常热情，并表示不能仅仅将其作为一个大学项目，而是需要一个更稳定的基础。如果要对这项技术投资数十亿美元就需要有一个稳定的机构作为指令集的基础，因此RISC-V基金会应运而生。它是一个非营利组织，只负责管理标准。2019年，RISC-V基金会被纳入总部位于瑞士的RISC-V International（RISC-V国际基金会，简称RVIA），因为我们想明确指出这是一个全球开放标准。自2015年以来，RISC-V基金会新增了许多成员。事实上，几乎所有计算领域的主要公司现在都是RISC-V基金会的成员，去年Intel就成为了会员。”Asanović教授继续说道。
RISC-V是如何运作的？RISC-V International是RISC-V生态系统的核心，它负责处理指令集规范，标准参考模型和兼容性等核心问题，是软硬件协同的接口，既向上承载整个软件生态、又向下规范以处理器芯片为代表的整个硬件生态。
此外，在软件方面也有开源软件，所有主要的开源项目，如Linux、GCC、LLVM、BSD、FreeRTOS，都对RISC-V提供了架构支持。同样，不仅仅是开源软件，RISC-V也得到了商业软件的广泛支持。“所以很多公司都宣称他们可提供工具、客户授权、软件工具和授权。现在，习惯使用这些工具的大公司正在转向RISC-V，并要求供应商提供与他们过去所使用的相同工具。”Asanović教授说并再次强调，“RISC-V是一种开放标准，而不是一种开源处理器。因此，用户可以拥有开源内核，也可以拥有商业内核，还可以拥有支持RISC-V的开源和商业软件整个生态系统也正蓬勃地发展。”
如今在教育领域，RISC-V已经很普遍了。有很多设计也是为了帮助教学，也有多种语言的RISC-V书籍，包括中文版本，相关课程已在许多学校迅速扩展。据统计，有数以万计的本科生正在大学学习RISC-V课程。这也意味着良好的培训与未来人才的输出。
那么为什么RISC-V如此受欢迎呢？为什么它会起飞？Asanović教授认为，RISC-V起飞的原因并不是它在某些基准测试中实现了30%的功耗降低或10%的速度提高，而是商业模式已经改变。
“另一方面，你可以添加自定义扩展，而无需获得许可。英伟达、希捷和阿里巴巴等公司可以依照自身的目的去构建自定义扩展。他们在使用RISC-V内核时不需要请求许可就能在应用中添加一些对他们有帮助的指令，与此同时仍然可以与软件生态系统共享他们所拥有的大部分代码行。”由于它是一个开放标准，学术界、产业界、开源生态系统都可以围绕开放标准一起工作和协作，这就让所有团体之间的合作毫无障碍。
x86是一种微处理器商业模式。使用x86芯片的唯一方法是从Intel和AMD购买它。你无法获得构建自己的x86内核的架构授权，这是不被允许的。“市场上没有x86商业软核可以供用户构建自己的芯片。你无法将你的指令添加到x86，市场上也没有开源的x86 IP，这是Intel和AMD微处理器芯片的商业模型。”Asanović教授解释说。
以网络连接为例。过去，在网络的旧时代，市场上存在各种协议：DECnet、IBM Token Ring、AppleTalk、Acorn Econet、ARCNET、FDDI，等等。“请注意，这些都是专有技术，甚至它们的公司名称就是以网络技术的名字命名。但现在一切都是变成以太网，每个人都在使用以太网。”Asanović教授强调。
“为什么说RISC-V将拥有更好的处理器呢？现在人们说最初的RISC-V只是为了构建物联网嵌入式MCU，但正如你所看到的，我们正在构建非常高端的高性能RISC-V处理器。我们的PPA（功耗性能面积）比Arm内核具有显著的优势。例如，当SiFive构建Performance系列内核时，RISC-V指令集为我们带来了非常显著的技术优势。”Asanović教授表示。
SiFive不久前发布的SiFive P600系列内核，是一款四发射乱序执行超标量处理器。Asanović教授认为要实现SiFive产品，不仅是处理器，还包括它周围所需的其他一切——需要有一整套功能来构建真正的应用子系统。
RISC-V内核强大、高效并且功能齐全。“很多客户好奇，为什么我们的PPA能实现如此大的差异？部分原因是我们有RISC-V ISA。RISC-V是一种全新的指令集，我们的ISA更简单，所有的指令都只指向寄存器，而Arm的限制性很大。在小内核中这个特性对性能影响并不那么明显，重要的是当你设计复杂四发射、六发射、八发射、十发射内核时，看增长的效率有多高。”Asanović教授解释说。
在SiFive产品组合中，Essential系列内核是比任何内核都小的小型内核，Performance系列属于高端应用处理器，Intelligence系列则是专为AI设计的512b宽向量并支持AI加速。此外，SiFive还有Automotive系列产品线来支持车用需求。
RISC-V除了将拥有更好的处理器，还将拥有更好的生态系统。“这需要一点时间，许多人正在研究RISC-V软件，而软件想要在更好的硬件上运行。如果处理相同的任务，一个处理器的电池寿命是另一个处理器的两倍，那么你可能就会想让系统迁移到更高效的处理器上面。”Asanović教授说。
SiFive在2018年2月发布了第一款Linux开发板SiFive HiFive Unleashed。下图显示了其在几周内移植Debian OS的进展情况——x轴的单位是星期，y轴是所移植的Debian软件包的百分比。它在短短几周内就从0%上升到了89%。由此可见，第一，开发硬件对于软件团队真正取得进展并获得成果非常重要；第二，将东西移植到RISC-V上非常容易。
下图展示的是即将到来的数以万计的RISC-V软件包。“这就是为什么我对未来几年软件行业非常乐观。如果你放眼整个领域，所有已经存在的公司都对RISC-V提供软件支持，这已经相当完整了。虽然仍存在一些差距，但随着新开发板的出现，很快就会被填补。”Asanović教授表示。
“对RISC-V碎片化的担忧，我认为这是不正确的，甚至有点误导。人们应该理解碎片化和多样性之间的区别。所谓碎片化，就是做相同的事情可能有两种不同的方式，例如是左舵驾驶汽车，还是右舵驾驶汽车。没有理由设置两种驾驶汽车的方式。对于支持两种不同立场的人来说，这只是额外增加成本。RISC-V支持这一点，也完全避免了这种情况。“Asanović教授解释说。谈到碎片化，不能忽视两个非常强大的力量，这也解释了为什么碎片化并不是RISC-V真正的问题。Asanović教授认为：“如果你正在开发一个实际项目，你可以继续进行自定义，但如果你所构建的东西需要使用大量第三方软件（例如应用处理器），那就确实需要标准化，这就是配置文件。”
最后，Asanović教授谈论了为什么RISC-V适合现在这个时代。
RISC-V势不可挡，行业需要这种商业模式，它会拥有更好的处理器。有更多的供应商彼此竞争，并专注各种问题。同时，随着参与者越多，它就会拥有更好的硬件、更好的生态系统，软件会想在更好的硬件上运行，因此未来一切终将变成RISC-V。
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