RISC-V登场，Intel和ARM会怕吗？.doc

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1、RISC-V登场，Intel和ARM会怕吗？　　在2015年12月的Nature网站上，由U.C.Berkeley等几个大学的研究人员主导的一个开发团队发表了一篇文章。文章中研究人员用标准的CMOS工艺制造了同时集成了RISC-V指令集的CPU和片上光通信器件的微芯片。这或许标志着不久的未来微电子芯片的接口速率将会大幅的提高，不再受到原先电接口IO的速率限制。不过本篇文章要关注的，则是在这颗实验性的芯片上集成的另外一个主角，“RISC-V”（发音risk-five）。　　　　1、CPU指令集（ISA）软件和硬件之间沟通的桥梁　　指

2、令集（ISA）通俗地讲可以理解为一台机器（计算机中的CPU）可以执行的“指令”集合，通过这些“指令”能够实现诸如加减乘除这样的运算，以及接收外部输入（比如键盘）和控制外部输出（如显示器）这样的功能。　　指令集也可以理解为软件和硬件之间沟通的桥梁，不同的厂家可能会用不同的方法来实现相同的指令集，从而让遵循相同指令集的软件可以无需修改即可运行。比如我们熟知的Intel和AMD都实现了x86指令集，这基本上统治了PC的市场。而出现较晚的ARM指令集则基本占领了移动端处理器的大部分市场。　　　　　　2、RISC指令集的发展历史1980年B

3、erkeley主导了RISC　　了解了什么是指令集接下来还是让我们来聊聊RISC的发展历史。早期的微处理器大部分为复杂指令集（CISC）架构，即设计尽可能复杂的指令来完成任务，原因之一是当时的编译技术并不发达。而随着编译器技术以及其他技术的发展，研究人员渐渐发现多数的复杂指令只在很少的时候被用到，而且复杂的指令限制了处理器速度的进一步提高。精简指令集（RISC）技术应运而生，IBM801可能是第一个用精简指令集的理念来设计的系统，并发展成为了今天的Power架构。1980年左右Berkeley的DavePatterson主导了Be

4、rkeleyRISC项目并设计了其第一代的处理器RISCI，这就是RISC这个名称的由来。SunMicrosystem（现在的Oracle）的SPARC处理器架构也有很多BerkeleyRISC影子在里面。差不多同时，斯坦福的教授JohnHennessy（现在已经是斯坦福校长）和他的团队也从课程设计出发设计了MIPS处理器的早期雏形，并最终孵化为MIPSTechnologies.Inc公司，后来被ImaginaTIonTechnologies收购。我们能在很多家用路由器里见到他的影子。而ARM，迄今为止发展的最好的RISC指令集，

5、已经无处不在。　　时间到了2010年，当Berkeley的KrsteAsanovic教授想要为接下来的一系列项目选择一个微处理器指令集时，他找不到一个合适的。Intel的X86是CISC指令集，过于复杂和庞大，而且存在专利问题。而ARM除了专利问题外，若想自行设计基于ARM指令集的处理器，需要非常昂贵的License。OpenRISC作为一个开源的指令集架构，其许可证为GPL，这意味着所有的指令集改动都必须开源。而且，OpenRISC发展缓慢，设计过于老旧，64位架构也不成熟。　　　　KrsteAsanovic教授（http://

6、www.eecs.berkeley.edu/~krste/）　　　　3、RISC-V指令集的诞生“V”也表示变化（variaTIon）和向量（vectors）　　这一切都与Berkeley追求“开放“的精神格格不入，要知道从Unix/BSD操作系统到现今在大数据领域流行的Spark框架，他们都是用一个非常宽松的名为BSDLicense的许可证的发布的。这个License简言之就是我发布的代码你想怎么用怎么用，不用交钱，改了也不用开源，只要最终致谢作者即可。苹果的OSX是基于BSDUnix的，而微软Windows中也包含修改过的BS

7、DUnix代码。　　所以Krste教授决定带领团队重新开发一个完全开放的、标准的、能够支持各种应用的新指令集，他也得到了RISC的发明者之一，DavePatterson教授的大力支持。从2010年夏天开始，大约花了四年的时间，这个团队设计和开发了一套完整的新的指令集，同时也包含了移植好的编译器、工具链、仿真器，并经过数次流片验证。为了能够加快开发的效率，以便能够快速的评估和修改设计以及提高可复用性，Chisel作为一种新的硬件构建语言也被开发了出来。简言之，你可以用scala这种函数式编程语言去设计硬件，并最终能够生成传统的Ver

8、ilogHDL用于ASIC/FPGA，或者生成C++用于仿真。　　这个新的指令集叫做RISC-V，“V”包含两层意思，一是这是Berkeley从RISCI开始设计的第五代指令集架构，二是它代表了变化（variaTIon）和向量（vectors）。