RISC-V發(fā)展迅猛 ARM有點(diǎn)坐不住了

這兩天可能很多人都被兆易創(chuàng)新基于RISC-V架構(gòu)的GD32V刷屏了，可見(jiàn)RISC-V的發(fā)展之迅猛。

一、了解GD32V處理器

兆易創(chuàng)新在國(guó)內(nèi)32位MCU中算是一家做的比較好的公司。在前天（2019年8月22日），兆易創(chuàng)新發(fā)布了基于RISC-V架構(gòu)的GD32V系列MCU，算是在業(yè)界引起了不小轟動(dòng)。

GD32V系列MCU采用了全新的基于開(kāi)源指令集架構(gòu)RISC-V的Bumblebee處理器內(nèi)核，是兆易創(chuàng)新攜手中國(guó)領(lǐng)先的RISC-V處理器內(nèi)核IP和解決方案廠(chǎng)商芯來(lái)科技，面向物聯(lián)網(wǎng)及其它超低功耗場(chǎng)景應(yīng)用自主聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一款商用RISC-V處理器內(nèi)核。

發(fā)布的新品GD32VF103，首批提供了14個(gè)型號(hào)，包括QFN36、LQFP48、LQFP64和LQFP100等4種封裝。供了108MHz的運(yùn)算主頻，以及16KB到128KB的片上閃存和6KB到32KB的SRAM緩存。

二、RISC-V發(fā)展歷程

RISC：Reduced Instruction Set Computer，即精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)。

RISC-V是基于RISC原理建立的免費(fèi)開(kāi)放指令集架構(gòu)(ISA)，V是羅馬字母，代表第五代RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))，可讀作RISC-FIVE。

RISC的歷史可追溯到1980年左右，在此之前，人們覺(jué)得簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)可能會(huì)有用，但是沒(méi)有很多人去闡述其設(shè)計(jì)原則，這種簡(jiǎn)單而有效的計(jì)算機(jī)一直都是學(xué)術(shù)界的興趣。

1981年，在David Patterson的帶領(lǐng)下，加州大學(xué)伯克利分校的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)起草了RISC-1，這就是今天RISC架構(gòu)的基礎(chǔ)。RISC-1原型芯片有44500個(gè)晶體管，擁有31條指令。包含78個(gè)32位寄存器，分為6個(gè)窗口，每個(gè)窗口包含14個(gè)寄存器，另外還有18個(gè)全局變量，寄存器占用大部分面積，控制和指令只占用芯片面積的6%，而同時(shí)代的芯片設(shè)計(jì)里要占用約50%的面積。

隨后在1983年發(fā)布了RISC-II原型芯片,包含138個(gè)寄存器，分為8個(gè)窗口，每個(gè)窗口有16個(gè)寄存器，另外還有10個(gè)全局變量，但是只有39000個(gè)晶體管。接著在1984年和1988年發(fā)布了RISC-III和RISC-IV。

而RISC的設(shè)計(jì)理念也催生了一系列新架構(gòu)，包含了許多我們耳熟能詳?shù)拿郑鐚W(xué)術(shù)上認(rèn)為比較成功的DEC Alpha、被寫(xiě)入經(jīng)典教科書(shū)的MIPS、繞過(guò)指令級(jí)并行度障礙，追求線(xiàn)程級(jí)并行的SUN SPARC、服務(wù)器的王者IBM Power、以及現(xiàn)在統(tǒng)治嵌入式市場(chǎng)的arm。

2010年，Patterson教授的研究團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備啟動(dòng)一個(gè)新項(xiàng)目，需要設(shè)計(jì)CPU，因而要選擇一種指令集。他們調(diào)研了包括arm、MIPS、SPARC、X86等多個(gè)指令集，發(fā)現(xiàn)它們不僅設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，而且還存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題。

RISC-V（第五代精簡(jiǎn)指令集）是David Patterson教授基于其30多年在精簡(jiǎn)指令集RISC領(lǐng)域的深入積累，在2010年到2014年期間帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的最新一代CPU芯片設(shè)計(jì)指令集。RISC-V是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算(RISC)原理建立的開(kāi)放指令集架構(gòu)(ISA)，RISC-V是在指令集不斷發(fā)展和成熟的基礎(chǔ)上建立的全新指令。RISC-V指令集完全開(kāi)源、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于移植Linix系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)，擁有完整工具鏈。

我在之前寫(xiě)過(guò)一篇文章：第五代精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)RISC-V你了解多少？

三、X86和ARM的廝殺

X86 架構(gòu)和 Arm 架構(gòu)廝殺多年，x86 沒(méi)能移動(dòng)處理器市場(chǎng)，Arm 也沒(méi)能在服務(wù)器市場(chǎng)分到多少羹，兩者各自安好，x86 依然在 PC 處理器市場(chǎng)獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，Arm 依然在移動(dòng)處理器市場(chǎng)穩(wěn)坐老大。就在大家都認(rèn)為主流架構(gòu)市場(chǎng)會(huì)以當(dāng)前格的局長(zhǎng)治久安時(shí)，發(fā)生了中興事件，打疼了中興，打來(lái)了 RISC-V 崛起的機(jī)會(huì)。

上面說(shuō)的兆易創(chuàng)新基于開(kāi)源指令集架構(gòu)RISC-V的GD32V系列MCU就是一個(gè)例子，其實(shí)，在GD32V之前還有很多基于RISC-V架構(gòu)的處理器已經(jīng)問(wèn)世。

四、Arm 的隨變而變

面對(duì) RISC-V 的猛烈攻勢(shì)，Arm 看“在眼里急在心里”，不想被人碾壓只能迅速應(yīng)變。熟悉 Arm 授權(quán)的用戶(hù)應(yīng)該清楚，以前客戶(hù)如果想基于 Arm 架構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，必須先選擇處理器IP授權(quán)方案，向 Arm 支付一筆預(yù)付款才能取得 Arm 的 IP 設(shè)計(jì)資料，當(dāng)客戶(hù)完成研發(fā)、制造、出貨后，還需要根據(jù)產(chǎn)品出貨量向 Arm 支付權(quán)利金。顯然，對(duì)于那些中小企業(yè)來(lái)說(shuō)，RISC-V 的開(kāi)源免費(fèi)策略更受歡迎，雖然市面上基于 RISC-V 的產(chǎn)品為數(shù)不多，但是已經(jīng)有很多 Arm 陣營(yíng)的芯片公司在做雙重準(zhǔn)備，以滿(mǎn)足用戶(hù)可能出現(xiàn)的轉(zhuǎn)移陣地的需求。

面對(duì) RISC-V 咄咄逼人的發(fā)展態(tài)勢(shì)，今年 7 月，Arm 推出新的授權(quán)模式“Flexible Access”：對(duì)于中低階芯片的授權(quán)，未來(lái)客戶(hù)不再需要繳納“預(yù)付款”才能看到設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，而是能直接免費(fèi)取得相關(guān)設(shè)計(jì)檔案，并從中評(píng)估并選擇最適合自己的產(chǎn)品，等到芯片正式生產(chǎn)后再按照制造的數(shù)量收費(fèi)。

其實(shí)早在 2010 年 Arm 就發(fā)布了 DesignStart 計(jì)劃，2015 年開(kāi)放了 Cortex-M0 系統(tǒng)，取消預(yù)付授權(quán)或者評(píng)估費(fèi)用，2017 年又將用戶(hù)范圍最廣的 Cortex-M3 放入了 DesignStart 計(jì)劃，如今推出“Flexible Access”授權(quán)模式無(wú)疑對(duì)準(zhǔn)的是中小企業(yè)，這也是“不得已”的選擇，在手機(jī)和平板市場(chǎng)增量停滯的大環(huán)境下，Arm 要想拿到新增用戶(hù)只能對(duì)準(zhǔn)初創(chuàng)企業(yè)，而這些企業(yè)資金有限，在 RISC-V 免費(fèi)的吸引下及容易拋棄Arm擁抱 RISC-V，為了拿到更多增量市場(chǎng)，Arm 不得不放下“身段”召喚更多的新用戶(hù)采用 Arm 架構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。