161
開源架構(gòu) RISVC-V 無疑給國內(nèi)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)打了一針雞血，讓國內(nèi)半導(dǎo)體廠商看到了擺脫 X86 和 ARM 架構(gòu)束縛的希望。中國 RISC-V 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟也在去年 9 月份成立，上海芯原、芯來科技、上海賽昉科技(SiFive China)、杭州中天微、北京君正、兆易創(chuàng)新等公司紛紛加入，共同推進(jìn) RISC-V 產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)。
去年，杭州中天微已經(jīng)推出支持 RISC-V 第三代指令系統(tǒng)架構(gòu)處理器 CK902，松果電子以中天微 RISC-V CPU 處理器為基礎(chǔ)平臺(tái)，提供 SoC 智能硬件產(chǎn)品；近期，物奇微電子發(fā)布了三個(gè)通用 RISC-V CPU 主控，運(yùn)算能力高至 1000DMIPS。憑借 RISC-V 架構(gòu)，國內(nèi)廠商是否能夠快速發(fā)展？昨天嵌入式聯(lián)誼會(huì)在北京航空航天大學(xué)召開就這一主題進(jìn)行了討論。
嵌入式聯(lián)誼會(huì)秘書長何小慶
清華大學(xué)將 RISC-V 引入課堂教學(xué)
清華大學(xué)計(jì)算機(jī)副教授陳渝博士就高校面臨的教學(xué)問題進(jìn)行了分析，RISC-V 和軟件有很大相關(guān)性。操作系統(tǒng)是重要的系統(tǒng)軟件，可以用于硬件管理控制，從而給上層應(yīng)用提供服務(wù)，因此在高校中，操作系統(tǒng)課程是專業(yè)基礎(chǔ)課程，在大三學(xué)習(xí)專業(yè)課程之前，學(xué)生必須學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法等課程，一般學(xué)生使用 C++、JAVA 比較多，而計(jì)算機(jī)組成原理和 CPU 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)相關(guān)，目前絕大部分學(xué)校在用 MIPS 架構(gòu)、X86 架構(gòu)，還有少數(shù)用 ARM 架構(gòu)做課程；編譯原理可以指導(dǎo)高級語言轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言。他在教學(xué)中遇到的問題是：讓學(xué)生會(huì)使用并設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)，有的學(xué)校是了解操作系統(tǒng)提供的功能，還有學(xué)校面向嵌入式系統(tǒng)做嵌入式開發(fā)，清華的學(xué)生需要用一種高級語言在一種 CPU 上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一種操作系統(tǒng)，因此學(xué)生需要對硬件和底層語言熟悉才能完成，我們嘗試過很多選擇，比如：Nachos 容易上手但是學(xué)生沒有硬件的感覺；用 XV6，Linux 難度太大，對于本科生很難深入理解。在 2017 年開始用 RISC-V，用比較新的技術(shù)做教學(xué)改進(jìn)。實(shí)踐證明，簡單的 OS 在簡單的硬件上實(shí)現(xiàn)，學(xué)生更容易理解。
基于 RISC-V 的操作系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn) 清華大學(xué)計(jì)算機(jī)副教授 陳渝博士
?
為什么選擇 RISC-V？第一，因?yàn)?RISC-V 是開源，學(xué)生能夠拿到所有信息，可以更清楚地理解底層設(shè)計(jì)，X86 和 ARM 都不開源，因此很難了解到細(xì)節(jié)。而且 RISC-V 來源于學(xué)校，在教學(xué)中進(jìn)行了長期探索，其基本集合適合學(xué)生學(xué)習(xí) CPU，并做系統(tǒng)軟件分析設(shè)計(jì)和理解；第二，現(xiàn)在操作系統(tǒng)內(nèi)核都是基于 C 語言編寫，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，Linux、Windows 都采用了 C 語言，確實(shí)很靈活，問題是太龐大會(huì)帶來安全隱患，因此我們思考用新的語言來寫 OS，其實(shí)不止清華在做，國外 MIT、斯坦福也在嘗試其它語言，新語言可以發(fā)現(xiàn)早期語言存在的問題，在安全性、便捷性做出改進(jìn)，代替 C 和 C++，讓學(xué)生接觸到更新的知識(shí)。
RISC-V 是 MIPS 的升級，可以用于教學(xué)。隨著技術(shù)的發(fā)展，我們看到 MIPS 和 X86 的不足，RISC-V 提出更符合現(xiàn)代需求的軟件，可以更好地設(shè)計(jì) CPU 架構(gòu)，RISC-V 保持基本集合穩(wěn)定不變，提供很多接口，實(shí)現(xiàn)更多功能。
學(xué)生讀懂別人的程序后可以寫出 16 位 CPU，現(xiàn)在已經(jīng)有學(xué)生通過 Verilog 開發(fā) CPU 設(shè)計(jì)，這對教學(xué)帶來更好的機(jī)會(huì)，從語言角度在編譯，基于 RISC-V 教學(xué)運(yùn)行在 RISC-V 之上。好處是，學(xué)生針對需求選擇合適的架構(gòu)做開發(fā)；從 32 位移植到 64 位 CPU 速度非?？?，軟件一致性很好，支持更大的地址空間。
芯來科技：另辟蹊徑選擇 IP 設(shè)計(jì)，服務(wù)國內(nèi)芯片公司
AIoT 時(shí)代的到來，讓嵌入式煥發(fā)新的生命力，嵌入式開發(fā)場景極大涌現(xiàn)。未來 AIoT 的特點(diǎn)是，以前基于通用 MCU 實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在差異化越來越高，摩爾定律走到盡頭，互聯(lián)網(wǎng)公司都在用深入軟硬件結(jié)合推出差異化產(chǎn)品，未來嵌入式產(chǎn)品會(huì) APP 化，以應(yīng)用為中心，實(shí)現(xiàn)差異化和成本優(yōu)勢，當(dāng)前智能化算法越來越復(fù)雜，需要強(qiáng)大的設(shè)備，需要深入的軟硬件協(xié)同。
嵌入式開發(fā)有很多年的歷史，傳統(tǒng)的嵌入式開發(fā)的痛點(diǎn)是，傳統(tǒng)處理器指令集架構(gòu)的封閉性，束縛了創(chuàng)新和發(fā)展。RISC-V 滿足兩個(gè)趨勢：第一，開放化的趨勢，RISC-V 的目標(biāo)是成為一種由基金會(huì)維護(hù)的開放通用指令集架構(gòu)，因?yàn)槠溟_放性得到了諸多大型公司和社區(qū)的支持，因此生態(tài)發(fā)展迅速，當(dāng)生態(tài)建設(shè)不是由一家公司而是由全行業(yè)推動(dòng)時(shí)，其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于由單一商業(yè)公司推動(dòng)，成本會(huì)被均攤；第二，平民化的趨勢，技術(shù)上用后發(fā)優(yōu)勢，所以簡介、模塊化、可擴(kuò)展。滿足 AIoT 萬億級市場的差異化需求。
芯來科技創(chuàng)始人著名 RISC-V 技術(shù)推廣者胡振波
為了推動(dòng) RISC-V 的發(fā)展，著名 RISC-V 技術(shù)推廣者胡振波創(chuàng)立了芯來科技，專注 RISC-V 處理器研發(fā)，為了客戶提供處理器 IP 和相關(guān)解決方案，目前已經(jīng)發(fā)布面向 AIoT 的超低功耗產(chǎn)品線，正在研發(fā)面向邊緣計(jì)算的，帶矢量加速的更高性能產(chǎn)品線。
胡振波有超過 8 年的 CPU 以及超過 10 年的 ASIC 設(shè)計(jì)與驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)，歷任 Marvell CPU 高級設(shè)計(jì)工程師，Synopsys ARC 系列處理器內(nèi)核研發(fā)經(jīng)理等職務(wù)，有著近 20 年的行業(yè)積累，如果選擇做芯片更順理成章，但是芯來科技卻選擇基于 RISC-V 做 IP，讓筆者有些不解，因?yàn)樵诖蟛糠滞顿Y人來看，做芯片比做 IP 更容易讓企業(yè)實(shí)現(xiàn)正向盈利，胡振波的選擇似乎沒有充分發(fā)揮多年積累的優(yōu)勢。
他的解釋是，“國內(nèi)現(xiàn)在已經(jīng)有近 2000 家芯片公司，如果我們選擇做芯片，只是眾多芯片公司中的 2000 分之一，現(xiàn)在基本是國外公司 SiFive 在做基于 RISC-V 架構(gòu)的 IP，國內(nèi)公司對底層技術(shù)掌握的很少，本土的公司能做 IP 的也很少，如果沒有人來做 IP，就會(huì)變成從 ARM 壟斷的 ARM 架構(gòu)市場轉(zhuǎn)為 SiFive 壟斷的 RISC-V 架構(gòu)的市場，我們放棄做芯片，專注做 IP，服務(wù)國內(nèi)其它商業(yè)公司。雖然芯來科技從創(chuàng)立到現(xiàn)在只有半年的時(shí)間，我們開發(fā)的 IP 已經(jīng)導(dǎo)入國內(nèi)很多龍頭公司的產(chǎn)品中，這樣做最終為本土產(chǎn)業(yè)帶來更大的幫助，這種選擇大于我們做芯片的意義。我們選擇了看似不是被人理解的方向，是為了更好幫助本土 IC 產(chǎn)業(yè)發(fā)展，算是間接實(shí)現(xiàn)個(gè)人的自我價(jià)值?！?/p>
軟件和生態(tài)系統(tǒng)對 RISC-V 技術(shù)的發(fā)展起決定作用
從 ARM 架構(gòu)的發(fā)展歷程來看，通過社區(qū)建設(shè)增強(qiáng)用戶認(rèn)知度，打造成熟的生態(tài)系統(tǒng)是其取得成功的關(guān)鍵因素。但是對于 RISC-V 來說，生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于 ARM，目前國內(nèi)很多芯片廠商在基于 RISC-V 架構(gòu)研發(fā)芯片，但是恩智浦公司系統(tǒng)總監(jiān)王朋朋認(rèn)為，“RISC-V 不是芯片的事情，是軟件和生態(tài)系統(tǒng)的事情。產(chǎn)業(yè)界當(dāng)前要做的是要推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的深度發(fā)展，特別是在軟件方面，我們非?？粗刈霾僮飨到y(tǒng)，因?yàn)檫@是 RISC-V 目前非常欠缺的地方，恩智浦公司的 RISC-V 技術(shù)目前是軟件部門在推動(dòng)，而不是芯片部門。”
王朋朋強(qiáng)調(diào)，“我們要首先促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，把市場烘托起來，然后再推出芯片，這對半導(dǎo)體公司比較容易。我們是 RISC-V 聯(lián)盟的白金會(huì)員，要從教育開始，基于軟件和工具，站在技術(shù)發(fā)展的最前沿，我們希望 RISC-V 技術(shù)不只是愛好者在做，全產(chǎn)業(yè)都參與進(jìn)來，最終希望我們是受益者。”
恩智浦研發(fā)的基于 RISC-V 芯片的開發(fā)板
為了推動(dòng) RISC-V 技術(shù)的發(fā)展，RISC-V 聯(lián)盟打造了兩個(gè)非營利性網(wǎng)站 www.open-isa.org 和 ww.open-isa.cn，預(yù)計(jì)在今年 5 月上線，關(guān)于如何使用 RISC-V 開發(fā)板，相關(guān)軟件和技術(shù)文檔都可以在社區(qū)中討論。恩智浦為了推動(dòng) RISC-V 技術(shù)普及研發(fā)了芯片并推出了兩款開發(fā)板，其中 VEGAboard 用于全球范圍，織女星開發(fā)板專門為中國市場的應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，可以在網(wǎng)站上免費(fèi)申請。其中 VEGAboard 未來會(huì)收取成本費(fèi)用，織女星開發(fā)板免費(fèi)。
與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)允許，不得轉(zhuǎn)載！
?
