错过RISC-V 可能又要错过一个时代

发布者:自在逍遥最新更新时间:2018-08-19 来源: 集微网关键字:RISC-V 手机看文章 扫描二维码
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从政策层面来说,要实现国产RISC-V自主可控发展,必须完善扶持机制,否则将举步维艰。从企业自身来说要做到三点,一是,不能以盈利为目的进行RISC-V IP核的开发,否则只会适得其反;二是,一定要以市场为导向,找准自己的市场定位和客户群,且在IP核开发时就跟市场衔接好;三是赶紧行动,如果等上个三五年,就真的难有机会了。

目前,全球微处理器指令集架构被Arm和Intel X86垄断。RISC-V指令集的横空出世,有可能打破这一格局,并给大陆处理器IP带来“自主可控”的发展契机。然而,美国和台湾RISC-V指令集IP已开始商用,大陆厂商为何迟迟不动?如何才能跟上节奏?

Arm和X86垄断成型,RISC-V以“开源”制胜

在探讨本土厂商如何发展RISC-V之前,先了解一下什么是RISC-V指令集,相比Arm和Intel X86,RISC-V有哪些自己的优势。

微处理器指令集架构(ISA)是沟通软硬件运算之间的桥梁,是处理器的灵魂,它包括复杂指令集运算(CISC)、精简指令集运算(RISC)、显式并行指令集运算(EPIC)和超长指令字指令集运算(VLIW)四个种类。

其中Intel X86属于CISC复杂指令集架构,ARM属于RISC精简指令集架构,RISC-V与Arm同宗同源,也属于RISC架构,因其是RISC的第五个版本,故称为RISC-V(five)。

自RlSC-V 2010年在伯克利大学诞生以来,业界出现最多的一个声音就是,RISC-V可能改变现有的由Arm和Intel X86主导的处理器架构竞争格局,尤其将会对Arm在消费类、IOT等嵌入式市场造成冲击。今年6月,Arm还建立专门的网站riscv-basics.com对RISC-V从“成本、生态系统、碎片化风险、安全性和设计保证”五个方面进行攻击,彰显出Arm对RISC-V这个潜在对手的高度重视。

特性

X86或Arm架构

RlSC-V

架构篇幅

数千页

少于300页

模块化

不支持

支持模块化可配置的指令子集

可拓展性

不支持

支持可扩展定制指令

指令数目

指令数繁多,不同的架构分支彼此不兼容

一套指令集支持所有架构。基本指令子集仅40余条指令,以此为共有基础,加上其他常用模块子集指令总指令数也仅几十条。

易实现性

硬件实现的复杂度高

硬件设计与编译器实现非常简单:

1、仅支持小端格式

2、存储器访问指令一次只访问一个元素

3、去除存储器访问指令的地址自增自减模式

4、规整的指令编码格式

5、简化的分支跳转指令与静态预测机制

6、不使用分支延迟槽(Delay   Slot)

7、不使用指令条件码(Conditional   Code)

8、运算指令的结果不产生异常(Exception)

9、16位的压缩指令有其对应的普通32位指令

10、不使用零开销硬件循环

Arm和Intel X86指令集与RISC-V指令集大PK

相比Intel X86和Arm架构,RISC-V究竟有哪些竞争优势呢?首先是功能优势:(1)RISC-V架构的篇幅很短,不用背负向后兼容的历史包袱;(2)模块化的灵活设计,RISC-V可根据特定应用场景对指令集进行裁剪或修改;(3)RISC-V支持可扩展定制指令;(4)RISC-V硬件设计与编译器实现起来非常简单。

其次是开源的优势,也是RISC-V进攻Arm的核心武器。作为RISC-V基金会成员,高云半导体接受集微网采访时表示,任何公司和个人不需任何费用就可以自由使用RISC-V,不像ARM指令集需要支付高昂授权费,也不像英特尔不开放内核,只允许用户基于微处理器进行应用开发。高云表示,RISC-V的开源会大大降低指令集修改和定制的门槛,在实现芯片差异化设计的同时降低成本,对本土发展自主可控处理器、摆脱国外垄断有着十分重要的意义。

美国和台湾正积极布署,大陆企业却仍在观望

如上所述,RISC-V开源的特性、极简的架构与模块化哲学,将给开发者带来极大的便利。然而,相比Arm和Intel X86,RISC-V也有自身的短板——生态不完善。

2016年成立的RISC-V基金会吸引了IBM、NXP、西部数据、英伟达、高通、三星、谷歌、特斯拉、华为、中天微、中兴微、阿里、高云、中科院计算所等国内外150多家企业与科研机构的加入,但真正宣布基于RISC-V指令集开发IP核的企业仍是凤毛麟角。而在这极少数的企业当中,大陆企业又明显少于美国和台湾企业,更多仍处于观望状态。

芯来科技创始人曾公开发表感慨:“我们总是谈追赶这个追赶那个,但是一个新的技术出现,却又视而不见,眼看着又要错过一个时代,以后又要谈追赶了。”他坦言自己是在“心急如焚”的前提下创办的芯来科技,为的就是不输在起跑线上。

大陆某RISC-V科研机构也不无忧心地表示,美国和台湾已有不少企业基于RISC-V开发出IP核甚至实现了商用,本土企业如果还处于观望阶段,若再等个几年,黄花菜都凉了。

记者在采访中对大陆RISC-V发展迟缓的原因进行了探寻,生态问题仍是当前最大的瓶颈,而隐藏于生态问题背后的“人才、资金和政策”不愿青睐RISC-V,才是本土发展RISC-V落后的根本因素。

人才方面,目前软硬件开发者皆基于成熟的Arm架构开发,要聚集一群有志于开发RISC-V指令集的人才并不容易;资金方面,开发一款中等量级的成熟的CPU IP核,每年至少要投资500万人民币,因RISC-V发展处于起步阶段,生态尚不完善,投入产出不成正比,很多企业甚至担心投入的钱打了水漂。

美国和台湾公司就无此顾虑吗?美国公司处于产业链的高端环节,产品利润较高,资本投入的压力比国内企业小。同时,社会资本的青睐也对美国企业开发RISC-V指令集提供了助力,如SiFive 5月就完成了5060万美元的C轮融资,参与此轮融资的公司还包括中国小米(Xiaomi)旗下的华米科技(Huami)。

“台湾Andes本身也是赔钱的,但台湾政府非常支持它并有一定资金投入,即便没有客户也支持它们做开发。同时,为了打破ARM的架构垄断,台湾企业还自发组织筹集资金,支持当地IP公司开发RISC-V指令集IP,共同促进RISC-V生态的建设。”大陆某RISC-V科研机构说。

相比之下,目前大陆只有上海市经信委出台了文件,表示如果企业基于RISC-V指令集架构开发的产品是32位及以上的处理器芯片,且所用内核拥有国产自主知识产权,销售额达到1000万元以上,便可获得一定的资金奖励。众所周知,如今RISC-V开发还处于草莽阶段,销售额达到1000万元可谓天方夜谭。除此,因看不到盈利效应,也难吸引社会资本的加入。

这个局如何破?受访人表示,从政策层面来说,要实现国产RISC-V自主可控发展,必须完善扶持机制,否则将举步维艰。从企业自身来说要做到三点,一是,不能以盈利为目的进行RISC-V IP核的开发,否则只会适得其反;二是,一定要以市场为导向,找准自己的市场定位和客户群,且在IP核开发时就跟市场衔接好;三是赶紧行动,如果再等上个三五年,就真的难有机会了。

该受访人还指出,生态建设非一蹴而就,当务之急,类美国西部数据的闭环模式值得大陆公司借鉴。“西数之所以宣布其全部产品都基于RISC-V做开发,就在于它是一个封闭的环境,开发的IP不是卖给第三方,而是用在自己的硬盘控制器上,解决了生态不完善的难题。大陆华为、中兴等系统商已经具备这个实力,如基于RISC-V开发一款通信设备的专用芯片,加上自己开发的软件,可在内部形成一个生态闭环。”

除此,国内CPU公司如飞腾、龙芯和君正,IP公司如国芯、中天微,FPGA公司高云等,均有基于RISC-V指令集做IP核开发的先天条件,本土也需要涌现出一批这样的企业做好带头作用。不过,在政策推动和扶持机制上,有人不无担心地提出,政府曾对多家国产CPU企业进行了投资,如今还没收回成本,是否还会再投RISC-V呢?


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