RISC-V 能否成为中国芯片弯道超车的希望?

传感器技术 2021-07-27 07:03

RISC-V在很多宣传场景下成为了国产芯片的代名词,但是我们需要警惕其中的一些概念营销。

国产芯片这个词其实挺火的,但怎么样就算“国产芯片”,其实各家都有各家的说法。RISC-V在很多宣传场景下成为了国产芯片的代名词,但希望有些厂商不要为了用RISC-V而去用RISC-V。如果只是用RISC-V做一些像空调遥控器、电视遥控器这样的“国产芯片”,这真算不上“国产芯片”的崛起。

华米在本月的发布会上推出了新一代双核 RISC-V 架构可穿戴芯片黄山 2S。在数码领域,Arm和X86架构的芯片产品经常出现在我们的视野中,比如高通的骁龙888(Arm架构)、华为的麒麟9000(Arm架构)、英特尔和AMD的大多数CPU(X86架构)。那么此次发布的黄山2S所采用RISC-V架构到底是一种什么样的架构呢?RISC-V又能否成为中国芯片弯道超车的希望吗?

指令集与微架构


第一个问题,什么是指令集?

指令集就是软件与硬件之间沟通的桥梁。对于CPU来说,软件想在CPU里执行就必须翻译成"机器码",而这个翻译过程中的规范标准就是指令集。

举个例子来说,就像我们当年玩的红白机游戏《超级玛丽》。在我们玩这个游戏的时候需要通过手柄来操作游戏中的角色“马里奥”进行一系列的动作,比如“跳”。当我们按下手柄上的“B”按键时,游戏中的角色就会跳起。


小霸王手柄


就像这样按下“B”键=跳起,这就是一个“指令”了。还有其它按键对应其它不同的操作,比如“左”键=向左移动、“右”键=向右移动。这些都是指令,而这些指令的规范标准打包在一起,组成一个合集,就叫做指令集了。

第二个问题,什么是微架构?

微架构或者叫微结构设计,指的是集成电路层面的架构。简单来说就是在确定了指令集之后,相关的CPU核心如何设计?

之后根据微架构完善为CPU的设计,经过流片、封装等步骤,最后推出的就是具体的CPU产品了。

注:现在手机CPU大多采用多核心设计,同一CPU内不同核心可使用不同的微架构。

RISC-V开源 但它一定免费吗?


在正式讲解RISC-V之前,它收不收费这个问题应该是很多人关注的,甚至说这也决定着RISC-V 能否成为中国芯片弯道超车的希望。

那么它收不收费呢?

有些收,有些不收。

*绿色格子代表免费

*黄色格子代表需要授权,可以在收费的情况下给你用。

*红色格子代表封闭模式,给钱基本也不给你用,只能购买其最终的芯片产品或者搭载相应芯片的设备。

RISC-V是开源的,其指令集是免费的。但基于免费的指令集进一步开发的微架构是可以收费的。

精简指令集与复杂指令集


目前主流的指令集可以分为两大阵营,以ARM、RISC-V指令集为代表的精简指令集和以X86指令集为代表的复杂指令集。

精简指令集相较复杂指令集最大的特点在于,它把指令拆散了。我们拿cs(反恐精英)系列游戏中的“大跳”这个动作举个例子。


《反恐精英:起源》


反恐精英(Counter-Strike)是一款第一人称射击游戏,在游戏中如果我们需要爬上一个箱子,我们通常需要一个“大跳”的动作来实现。


对于精简指令集来说,实现“大跳”这个动作需要按“蹲”、“跳”和一个方向键(前后左右)。而对于复杂指令集来说,大跳就是一个指令。精简指令集很多时候是把复杂指令集的指令拆散了。这样乍看一下好像精简指令集比复杂指令集还复杂了。


在复杂指令集中,虽然有很多不同的指令,但这些指令的基础部分很多是相同的。精简指令集可以理解为把这些指令基础相同的部分挑出来组成指令集,这样指令集就会变得非常精简了。就像cs游戏中“大跳”这类的动作有很多种,而且随着时间的迁移还会有玩家创造新的“动作”。那么每创造一个动作就添加一个新的“指令”,显然会让这个“指令库”。但如果只是每个按键作为基础指令呢?那就只有键盘上那几十个了。

结语


关于RISC-V 能否成为中国芯片弯道超车的希望,我有以下这些看法,在此分享给大家。

1. RISC-V开源,但有些部分是可以作为商品出售的。从国产化的角度来说,如果只是使用RISC-V指令集开发产品是没问题的,但如果使用美国公司开发的RISC-V微架构等产品,这种事是可以受到美国出口管制的。

2. RISC-V的生态目前不如ARM和X86,但比起自己搞一套指令集还是要好很多的。

3. RISC-V因为其开源的特点,是可以作为未来国产化芯片的支柱,说它是中国芯片弯道超车的希望并不为过。但是要注意,这是一个同台竞技的机会,不是优势。目前国外已有很多芯片公司布局了RISC-V,如果将来出现一个BRM(架空的企业名,意为下一个ARM)的美国公司,它专卖RISC-V的微架构授权,而且很多中国公司都使用了它的架构开发自己所谓的“国产芯片”,那么国产芯片的关键技术还是受制于人的。

4.需要警惕一些概念营销。国产芯片这个词其实挺火的,但怎么样就算“国产芯片”,其实各家都有各家的说法。RISC-V在很多宣传场景下成为了国产芯片的代名词,但希望有些厂商不要为了用RISC-V而去用RISC-V。如果只是用RISC-V做一些像空调遥控器、电视遥控器这样的“国产芯片”,这真算不上“国产芯片”的崛起。

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