近一年來(lái)，開(kāi)源指令集架構(gòu)RISC-V,，備受矚目。不少公司以RISC-V架構(gòu)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品,，英特爾將RISC-V IP納入了該公司的晶圓代工服務(wù)中，甚至傳出連蘋(píng)果公司也有意利用RISC-V架構(gòu)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品,。

　　RISC-V是一種基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算 （RISC） 原理的 ISA,。與大多數(shù)其它ISA設(shè)計(jì)不同，它是在開(kāi)源許可下提供的,，無(wú)需付費(fèi)即可使用,。

　　RISC-V項(xiàng)目于2010年在加州大學(xué)伯克利分校與非該大學(xué)附屬的志愿者貢獻(xiàn)者一起啟動(dòng)。它與主要用于教育目的的原始 ISA 不同,，RISC-V 適用于商業(yè)和學(xué)術(shù)部署。正式的 RISC-V 基金會(huì)（更名為 RISC-V International）擁有,、維護(hù)和發(fā)布 RISC-V 定義,。

　　在技術(shù)層面，RISC-V遵循既定的 RISC 原則并使用加載存儲(chǔ)架構(gòu),。這樣做的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)侵犯任何已知的專利,。與許多其它ISA一樣，RISC-V定義了不同級(jí)別的指令集,。這包括 32 位和 64 位變體,，以及支持浮點(diǎn)指令的擴(kuò)展。這允許開(kāi)發(fā)適合各種應(yīng)用的版本,，從小型嵌入式微控制器到臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)和帶有矢量處理器的超級(jí)計(jì)算機(jī),。

　　許多語(yǔ)言編譯器都支持 RISC-V，包括 GNU Compiler Collection （GCC）,，以及 Linux 操作系統(tǒng)（32 位和 64 位）,。許多公司正在提供或已經(jīng)推出 RISC-V 硬件，從微控制器到可以運(yùn)行 Linux 的 SOM 和 SoC,，以及可以包含 RISC-V 內(nèi)核的 FPGA,。

　　RISC-V將撼動(dòng)86億美元的IP市場(chǎng)

　　據(jù)Counterpoint Research統(tǒng)計(jì)，全球半導(dǎo)體 IP 市場(chǎng)正接近拐點(diǎn),，因?yàn)榻鉀Q方案中半導(dǎo)體含量的比例正在加快,，計(jì)算,、內(nèi)存、安全和其他架構(gòu)需要多樣化和開(kāi)放的方法,。這種需求主要受到高級(jí)應(yīng)用程序增長(zhǎng)的推動(dòng),，例如支持 AI 的智能設(shè)備、5G 通信,、高性能計(jì)算 （HPC） 和自動(dòng)駕駛汽車(chē),。半導(dǎo)體含量的增長(zhǎng)將推動(dòng) IC 設(shè)計(jì)和 IP 許可行業(yè)的產(chǎn)品價(jià)值增長(zhǎng)?！?/p>

　　根據(jù) Counterpoint Research 的報(bào)告” RISC-V采用加快步伐“,，到2025年，全球半導(dǎo)體 IP 市場(chǎng)規(guī)模將以 11% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)至86億美元,。該市場(chǎng)的主導(dǎo)者包括Arm,、Synopsys、Cadence 和 CEVA等,。后起之秀RISC-V憑借其先天優(yōu)勢(shì),，具有非常大的發(fā)展和突破空間。

　　生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)最新進(jìn)展

　　最為新生的處理器架構(gòu),，最重要的就是生態(tài)系統(tǒng)建設(shè),。近一年來(lái)，特別是最近兩三個(gè)月內(nèi),，RISC-V處理器,、開(kāi)發(fā)工具、開(kāi)源計(jì)劃等不斷發(fā)出,，為其生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)增加了非常有分量的砝碼,。

　　首先看中國(guó)的，近兩三個(gè)月內(nèi),，關(guān)于RISC-V的重磅消息不斷,。

　　華為海思自研RISC-V架構(gòu)CPU

　　本周，華為海思公開(kāi)公布了一款全自研高清電視芯片Hi373V110,。這是一款支持全球各種制式的模擬電視（ATV）主處理芯片,，內(nèi)置海思自研32位RISC-V CPU，采用Lite OS操作系統(tǒng),，啟動(dòng)速度快,。

　　該芯片支持NTSC/PAL/SECAM制式解調(diào)，USB播放,，支持主流的視頻格式包括MPGE2,、H.264、H.265,、RMVB等,，主流音頻解碼及音效處理以及海思自研的SWS音效處理,，支持CVBS/YPbPr/VGA/HDMI 1.4輸入，合封DDR內(nèi)存,，LVDS和miniLVDS接口,，支持主流Tconless屏。

　　為了幫助推廣鴻蒙,，華為此前推出了Hi3861 RISC-V開(kāi)發(fā)板,。

　　中科院RISC-V”香山“處理器已流片

　　12月6日，中科院計(jì)算所研究員包云崗攜高性能RISC-V開(kāi)源處理器”香山“亮相舊金山RISC-V峰會(huì),，包云崗表示,，”雖然有些晚，但這是香山第一次在國(guó)際RISC-V社區(qū)正式亮相,，再晚也值得,。“

　　他還透露,，”香山“有了新的歸屬,，”香山“出嫁了，至于嫁到哪里,，暫時(shí)保密,，適時(shí)會(huì)公開(kāi)，不知道這是否暗示”香山“的商用化已有了方向,。

　　據(jù)悉,，”香山“第一代內(nèi)核”雁棲湖“已經(jīng)在7月15日流片，基于28nm工藝,，裸片面積6.6平方毫米，單核二級(jí)緩存1MB,，預(yù)計(jì)功耗5W,。第二代核心”Nanhu“目標(biāo)是14nm 2GHz。

　　性能方面,，”雁棲湖“的SPEC CPU2006成績(jī)預(yù)計(jì)在[email protected],，也就是7/GHz左右，大約相當(dāng)于ARM A72/A73的水平,，后者商用化的杰出代表包括驍龍835,、麒麟960/970等，”Nanhu“工藝和頻率升級(jí)后,，預(yù)計(jì)SPEC 2006得分能到20左右,。包云崗稱，這套R(shí)ISC-V架構(gòu)處理器預(yù)計(jì)每隔6個(gè)月就會(huì)迭代一次,。

　　平頭哥全棧開(kāi)源RISC-V處理器

　　在2021云棲大會(huì)期間,，阿里平頭哥宣布全棧開(kāi)源平頭哥玄鐵RISC-V系列處理器,。這是系列處理器與基礎(chǔ)軟件的全球首次全棧開(kāi)源。

　　據(jù)悉,，玄鐵RISC-V系列是已經(jīng)擁有150多家客戶,、超500個(gè)授權(quán)數(shù)，出貨超25億顆的國(guó)內(nèi)應(yīng)用規(guī)模最大的國(guó)產(chǎn)CPU IP,。

　　平頭哥此次開(kāi)源的玄鐵系列RISC-V IP,，都是經(jīng)過(guò)量產(chǎn)驗(yàn)證的IP，包括玄鐵E902,、E906,、C906、C910,，以及基于玄鐵的多操作系統(tǒng)的全棧軟件及工具,。

　　下面看一下近兩三個(gè)月國(guó)際廠商在RISC-V生態(tài)建設(shè)方面的表現(xiàn)。

　　SiFive推RISC-V處理器內(nèi)核P650

　　SiFive使用開(kāi)源RISC-V指令集推出了其最高性能的處理器P650,，聲稱是市場(chǎng)上同類(lèi)架構(gòu)中最快的內(nèi)核,。

　　SiFive還聘請(qǐng)了Trefor Southwell擔(dān)任英國(guó)硬件工程高級(jí)總監(jiān)，總部位于布里斯托爾,。Southwell之前是Imagination Technologies的硬件工程高級(jí)總監(jiān),，負(fù)責(zé)RISC-V。

　　P650處理器面向RISC-V的新市場(chǎng),，如數(shù)據(jù)中心,，因?yàn)樗梢詳U(kuò)展到每個(gè)芯片16個(gè)內(nèi)核和跨多個(gè)128個(gè)內(nèi)核，并支持新的RISC-V虛擬機(jī)管理程序虛擬化擴(kuò)展,。該內(nèi)核還針對(duì)邊緣計(jì)算,、汽車(chē)和移動(dòng)領(lǐng)域的主流芯片設(shè)計(jì)。

　　P650 通過(guò)在每個(gè)周期發(fā)出 40% 的指令（即 4 條指令）來(lái)提升性能,，而之前的 P550 內(nèi)核則在相同的 13 級(jí)無(wú)序管道中發(fā)出指令,。額外的架構(gòu)增強(qiáng)功能將最大時(shí)鐘頻率提高到3.5GHz，與SiFive之前最快的處理器相比,，總體性能提升超過(guò)11+ SPECInt2006/GHz,，達(dá)到50%。

　　Imagination拓展RISC-V疆域

　　最近,，Imagination推出了全新的RISC-V 架構(gòu)處理器Catapult系列,。

　　Imagination稱將為迅速擴(kuò)大的RISC-V生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)更豐富的的產(chǎn)品和解決方案，并特別針對(duì)異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化,，Catapult CPU可根據(jù)性能,、效率或兩者間平衡等各種應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行配置，使其適用于更廣泛的市場(chǎng)。

　　Catapult系列首發(fā)就有四款不同的產(chǎn)品,，分別是：動(dòng)態(tài)微控制器,、實(shí)時(shí)嵌入式CPU、高性能應(yīng)用處理器CPU,、支持汽車(chē)功能安全的CPU,。

　　其中，微控制器已被客戶用于SoC芯片中的GPU模塊,，開(kāi)始出貨,；實(shí)時(shí)嵌入式CPU現(xiàn)已上市；高性能應(yīng)用處理器CPU,、汽車(chē)CPU將于2022年開(kāi)始陸續(xù)上市,。

　　Catapult CPU專為5G基帶、存儲(chǔ),、輔助駕駛和自動(dòng)駕駛,、數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算等市場(chǎng)打造,，均采用多線程架構(gòu),，有32位、64位兩種版本,，并提供大量的可選項(xiàng),，客戶可根據(jù)每種應(yīng)用的需求進(jìn)行配置，比如擴(kuò)展到每個(gè)集群8個(gè)非對(duì)稱相干內(nèi)核,，還可選擇添加自定義加速器,。

　　Fraunhofer將RISC-V拓展至邊緣AI

　　德國(guó)的Fraunhofer IPMS為其EMSA5-FS RISC-V處理器開(kāi)發(fā)了一種新選項(xiàng),，以支持邊緣的人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）功能。

　　邊緣 AI 需要功能強(qiáng)大但功耗超低且相對(duì)便宜的片上系統(tǒng) （SoC）,。EMSA5-FS是一款32位,、五級(jí)流水線處理器,，支持RISC-V架構(gòu),。它可以包括糾錯(cuò)和容錯(cuò)功能,。

　　為了提供高效的AI功能，F(xiàn)raunhofer IPMS已將TensorFlow Lite移植到核心,，并添加了對(duì)Zve向量數(shù)學(xué)擴(kuò)展的支持。

　　RISC-V的Zve擴(kuò)展為微控制器和嵌入式設(shè)備提供矢量數(shù)學(xué)處理,。它們能夠在小型,、低功耗的邊緣設(shè)備中快速執(zhí)行要求苛刻的功能，如 AI 和 ML,。Fraunhofer IPMS正在使用Zve指令擴(kuò)展EMSA5-FS內(nèi)核,。

　　IAR的RISC-V嵌入式應(yīng)用工具支持Codasip的處理器內(nèi)核

　　IAR Systems正在與處理器內(nèi)核和工具開(kāi)發(fā)商Codasip合作開(kāi)發(fā)基于RISC-V的低功耗嵌入式應(yīng)用工具。

　　用于RISC-V的IAR嵌入式工作臺(tái)的2.11版本現(xiàn)在支持Codasip的L30和L50節(jié)能低功耗嵌入式處理器內(nèi)核,。這些內(nèi)核是完全可定制的,，可以適應(yīng)項(xiàng)目的獨(dú)特需求,，這需要與開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行更詳細(xì)的集成。

　　用于RISC-V的IAR嵌入式工作臺(tái)是一個(gè)完整的C / C++編譯器和調(diào)試器工具鏈,，集成在一個(gè)IDE中,。

　　用于RISC-V FPGA的嵌入式邊緣視覺(jué)開(kāi)發(fā)套件

　　最近，Microchip Technology推出了第二個(gè)開(kāi)發(fā)套件,，以簡(jiǎn)化其PolarFire RISC-V FPGA上AI嵌入式視覺(jué)應(yīng)用的開(kāi)發(fā),。

　　PolarFire 中端 FPGA 支持雙 4K 視頻處理，并具有運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) （RTOS） 和 Linux 等豐富操作系統(tǒng)的四核 RISC-V 應(yīng)用級(jí)處理器,。

　　智能嵌入式視覺(jué)開(kāi)發(fā)平臺(tái)加入了VectorBlox軟件開(kāi)發(fā)套件（SDK）和IP,，用于使用PolarFire器件對(duì)經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行編程，而無(wú)需事先獲得FPGA專業(yè)知識(shí),。

　　該平臺(tái)包括對(duì)Microchip的Mi-V RISC-V生態(tài)系統(tǒng)的支持,，包括AdaCore，Green Hills Software,，Mentor Graphics和Wind River的開(kāi)發(fā)工具,。商用RTOS解決方案包括VxWorks和Nucleus，以及Zephyr和FreeRTOS,。中間件解決方案可從DornerWorks,，Hex Five和Veridify Security獲得。

　　英特爾內(nèi)部正在開(kāi)發(fā)RISC-V處理器

　　除了以上提到的已經(jīng)正式發(fā)布的芯片,、工具和開(kāi)源項(xiàng)目之外,，還有一些國(guó)際龍頭企業(yè)在秘密進(jìn)行著RISC-V相關(guān)研發(fā)工作，英特爾和蘋(píng)果就是典型代表,。

　　據(jù)悉,，英特爾內(nèi)部正在開(kāi)發(fā)首款RISC-V架構(gòu)處理器，將使用RISC-V廠商SiFive提供的一款RISC-V高效能核心來(lái)實(shí)作CPU,，英特爾更會(huì)將它整合到自己最新款的7納米Horse Creek處理器平臺(tái),。這項(xiàng)消息是在SiFive最新RISC-V產(chǎn)品發(fā)布新聞稿中，首度對(duì)外透露的,。

　　英特爾院士暨IP工程事業(yè)群技術(shù)長(zhǎng)Amber Huffman指出,，他們將會(huì)把SiFive的RISC-V高效能核心整合到代號(hào)為Horse Creek的英特爾7納米處理器平臺(tái)上，并向開(kāi)發(fā)人員和制造商客戶展示其性能,，英特爾這款7納米處理器也是首度曝光,，有別之前Meteor Lake處理器。透過(guò)將英特爾DDR,、PCIe界面與SiFive的RISC-V處理器相結(jié)合,，Horse Creek平臺(tái)未來(lái)能夠提供有價(jià)值且可擴(kuò)展的開(kāi)發(fā)工具，用于先進(jìn)RISC-V應(yīng)用的發(fā)展。

　　英特爾這次使用的SiFive Performance P550系列,，是從之前SiFive U84微架構(gòu)發(fā)展而來(lái),，可擴(kuò)展到4核complex配置，面積大小對(duì)應(yīng)到單個(gè)Arm Cortex-A75大小,，并可兼容64位RISC-V開(kāi)源指令集架構(gòu),。

　　英特爾采用RISC-V核心，估計(jì)是作為輔助使用,，而非主要CPU,，但由于英特爾過(guò)去CPU設(shè)計(jì)采用較為封閉的x86架構(gòu)，和以開(kāi)源為主的RISC-V架構(gòu)有很大差別,，所以這次英特爾決定要用SiFive的RISC-V核心開(kāi)發(fā)自己的CPU,，也格外引人囑目。甚至在早之前曾傳出,，英特爾正在考慮收購(gòu)SiFive,。

　　不過(guò)，傳出英特爾收購(gòu)SiFive的消息,，也不讓人意外,。早在SiFive于2015年成立時(shí)，英特爾當(dāng)時(shí)就有在背后大力投資,，加上近幾年,，各種新興應(yīng)用出現(xiàn)，對(duì)于處理器的使用差異很大,，因此強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)彈性的RISC-V發(fā)展也備受重視,，當(dāng)中又以提供商用RISC-V芯片設(shè)計(jì)服務(wù)的SiFive表現(xiàn)最亮眼。而且SiFive公司創(chuàng)辦人正是RISC-V專案發(fā)起人,。該公司商業(yè)模式,，也跟Arm類(lèi)似，以提供處理器核心IP產(chǎn)品設(shè)計(jì)為主,，但不同的是,，它采用了開(kāi)源RISC-V指令集架構(gòu)。

　　英特爾一直認(rèn)定自己是從嵌入式產(chǎn)品起家的公司,，RISC-V被公認(rèn)最適合這方面的應(yīng)用,，英特爾自然不會(huì)放過(guò)。另外,，通過(guò)建設(shè)RISC-V生態(tài)系統(tǒng),，還可以牽制Arm，甚至NVIDIA,。

　　蘋(píng)果對(duì) RISC-V 也感興趣

　　今年夏天，蘋(píng)果公司發(fā)布招聘信息，要求有RISC-V經(jīng)驗(yàn)的工程師,。這意味著蘋(píng)果正在研究 RISC-V,。

　　這項(xiàng)工作在蘋(píng)果的 Vector and Numerics Group 內(nèi)，該集團(tuán)在 Mac,、iPhone,、Apple Watch 和 Apple TV 等產(chǎn)品中設(shè)計(jì)嵌入式子系統(tǒng)。這可能表明 RISC-V 將用于支持硬件,，而不是為計(jì)算設(shè)備提供動(dòng)力的主處理器,。

　　蘋(píng)果已經(jīng)為這些類(lèi)型的 AI 任務(wù)制作了一個(gè)特定的神經(jīng)引擎，因此這項(xiàng)工作可能與此的未來(lái)版本有關(guān),。

　　展望

　　英國(guó)嵌入式設(shè)計(jì)咨詢公司ByteSnap Design認(rèn)為,，RISC-V將在2022年起飛。市場(chǎng)將從英特爾架構(gòu)CPU進(jìn)一步轉(zhuǎn)向所有主要平臺(tái),，如Arm-64：蘋(píng)果,，Windows，Chromebook,，Linux,。最為重要的是，RISC-V筆記本電腦將開(kāi)始出現(xiàn),。

　　Nvidia收購(gòu)Arm之路很難走,，如果收購(gòu)成功的話，預(yù)計(jì)RISC-V架構(gòu)將真正開(kāi)始起飛,。

　　RISC-V最大的應(yīng)用為物聯(lián)網(wǎng),，預(yù)估到2025年滲透率可達(dá)約30%左右，其次為工業(yè)用途,，預(yù)估2025年滲透率可達(dá)12%左右,。車(chē)用IC也是RISC-V的重要應(yīng)用，2025年滲透率可超過(guò)10%,。

　　預(yù)估到2025年,，基于RISC-V架構(gòu)的IC數(shù)量高達(dá)624億顆，前景一片光明,。