
四大架构的基本介绍与特点
1、X86主要使用在PC端的CPU,1978年发明,目前是英特尔公司运营,主要应用在Inter、AMD的CPU,它的特点是性能高、速度快、兼容性好。
2、ARM架构是32位指令集,由英国Acorn公司1983年发明,它的特点是成本低、功耗低,被苹果、三星、华为、高通等客户广泛应用在移动通讯和嵌入式系统中。
3、RISC-V架构是开源的指令集,起步比较晚,由RISC-V基金会在2014年发明。它的特点是模块化、简化、可扩展,可以根据场景设计合适的指令集,使用者有三星、英伟达、西部数据等,用在工控,电器,服务器,传感器等产品的CPU。
4、MIPS架构是精简指令集,1971年MIPS公司发明,特点是简洁、优化方便、高扩展性,主要代表的产品是龙芯。
ARM架构在芯片市场占95%的份额,已经形成了完整的生态链
ARM公司在移动芯片市场有95%的份额,通过授权赚取专利费,去年的营收达到16亿美元。采用ARM架构必须授权才可以,目前全球设计的芯片都是按ARM公司的方案,开发的软件也是按照这个方案来设计,所以各种各样的手机都不会有兼容性的问题,经过好多年的积累,已经形成了一套完整的架构体系。
除了ARM架构,还在开发的RISC-V架构有望可以发起挑战,但有很大的难度
除了ARM架构,目前还在开发的RISC-V架构有望展开竞争。因为ARM授权费不断上涨,印度政府大力协助开发RISC-V,我国也在上海将其列入研究的对象,中科院在内的160多家企业加入到科研中。这个开源的指令集受到大家的关注,令ARM公司感到了很大压力。ARM是封闭的指令集,不能随意进行更改,架构不够灵活,而开源的RISC-V设计者可以根据不同的需求自由定制,更改指令集。RISC-V架构是后起之秀,目前还在开发阶段没有正式投入使用,无法建立完善的生态圈,缺乏大型公司的支持,要想与ARM竞争,还有很长的路要走。
目前,常用的处理器架构有ARM、x86、MIPS、RISC-V等,按照指令集分为CISC和RISC两种。不同的架构应用场合不同,下文具体说一说。
1、x86架构
我们使用的电脑以及公司的服务器,大部分采用了x86架构的处理器,以intel和AMD的处理器为主。
x86架构的处理器采用了CISC指令集 (复杂指令集计算机),x86架构的CPU分为x86和x86-64两类,目前主流的是x86-64,即64位的处理器。
2、ARM架构
我们的手机几乎全部使用了ARM架构,采用了RISC指令集(精简指令集) ,ARM的优势在于低功耗,因此非常适合手机等终端使用,x86架构的处理器无法解决低功耗的问题,所以移动终端很少使用x86架构的处理器。
华为麒麟处理器、苹果的A系列处理器、高通骁龙处理器无一例外的采用了ARM架构,此外大部分的工控系统、智能家居的控制系统、家庭的机顶盒等也采用了ARM架构。
随着美国“禁售令”的影响,ARM中断了与华为的业务往来,ARM这家公司走进了人们的视野,ARM公司成立于1991年,是一家英国的公司,后来被日本软银收购。ARM公司只出售IP(技术知识产权),不设计和制造自己的芯片,位于ARM架构的最顶端。 如果ARM不再给华为授权,那么华为的麒麟处理器、凌霄处理器等均会受到一定的影响,无法使用最新的架构。
3、MIPS架构
MIPS架构同样是一种RISC(精简指令集)的处理器架构,1981年由MIPS 科技 公司开发并授权,广泛用于电子产品、网络设备、个人 娱乐 设备等。比如家庭使用的无线路由器如果是MTK芯片,那么大部分是MIPS架构的处理器。
这里说一下我国自主的“龙芯”处理器,中科院计算所购买了MIPS的永久性结构授权,兼容MIPS架构的处理器,也就是可以贴上“兼容MIPS指令集”的商标,所有核心的架构都是自己研发的。
4、RISC-V架构
RISC-V架构是基于精简指令集(RISC)的开源架构,可以自由地用于任何目的,允许任何容人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件,并不需要ARM、MIPS那样需要经过授权,受到各种使用的限制。
相比x86、arm架构,RISC-V比较“年轻”,RISC-V诞生于2010年,由加州大学伯克莱分校发布。
RISC-V架构可以说是解决国产民用处理器困局的终极方案。从长远利益来看,基于各种x86、arm等架构的处理器属于“假自主”,仍然受到intel、arm等授权的限制,比如最近由于“禁售令”影响,arm中断与华为的业务往来,停止相关授权服务,长远来看,对华为的麒麟处理器可能会造成比较大的影响。
目前,国内很多厂商参与了RISC-V生态系统,建立了RISC-V产业联盟,包括了原微电子、紫光展锐、安徽华米等,去年小米发布了基于RISC-V指令集的可穿戴芯片黄山1号。RISC-V是ARM架构最大的威胁,前景虽好,但是毕竟还在起步阶段,随着技术的迭代,相信一定会推动RISC-V建立强大的生态系统。
以上就是目前常见的CPU架构,x86是PC和服务器的主流,ARM是移动设备的主流,RISC-V可能是未来的主流。
每一种构架都有在自己的行业里有很大的优势,ARM主要就是在移动终端,最大的就是手机行业。
现在世界上芯片构架技术比较好的有四种,也是主流的构架技术,分别是X86、ARM、RiSC-V和MIPS,而手机行业主要的就是ARM公司。
ARM
ARM架构是一个32位精简指令集处理器架构,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。它主要从事低费用、低功耗、高性能芯片研发,所以ARM处理器非常适用于移动通讯领域,所以全世界99%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构。ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的比例,使它成为占全世界最多数的32位架构之一。ARM主要是面向移动、低功耗领域,因此在设计上更偏重节能、能效方面。
在智能手机、智能电视、可穿戴设备、移动基站、企业服务器、医疗器械、智能驾驶以及物联网等其他 科技 领域基本上都适用ARM架构。从 *** 作系统到上层应用软件都是基于arm架构开发的,所以它在移动设备上基本上形成了一个完整的产业链。现在很多的CPU都是基于ARM Cortex A5、A8、A9,A15微架构的。
在手机芯片设计领域,就拿华为来说。华为设计芯片通常先从ARM取得芯片设计构架然后再进行设计,设计完成之后再最终交给台积电进行代工,这才是一个完整芯品的设计流程。就像建造一栋房子,先有基本的构架,然后才有设计师的设计,制造。而且不止华为,例如苹果,三星,英特尔都是基于ARM构架的。
X85
X86主要面对的是计算机行业的。它是微处理器执行的计算机语言指令集,指一个intel通用计算机系列的标准编号缩写,也标识一套通用的计算机指令集合。1978年6月8日,x86架构诞生。它的CPU基本上是1G以上、双核、四核大行其道,通常使用45nm甚至更高级制程的工艺进行生产。X86结构的电脑采用“桥”的方式与扩展设备进行连接,所以可以使电脑更容易进行性能拓展。
它在近三十年基本上垄断了个人电脑的 *** 作系统行业,同时也拥有着大量的用户。它有着成熟用户应用、软件配套、软件开发工具的配套及兼容等工作,还有许多第三方软件和软件编程工具来帮助用户去使用。
RISC-V
RiSC-V架构是基于精简指令集计算原理建立的开放指令集架构,它在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。这种指令集不会垄断或者盈利,它架构简单,完全开源,允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。它可以根据需要,来设计基于它的一些处理器,例如服务器CPU,家用电器cpu,工控cpu和总在传感器中的CPU。
MIPS
MIPS架构是一种采取精简指令集的处理器架构,1981年被开发出来。可以说它是RISC的一个小的分支,但是又不同于RISC。毕竟RISC是开源的,MIPS是在它的基础上发展的比较好,比较成功的。
基于MIPS的MCU的应用涉及了很多的行业之中,在工业、办公自动化、 汽车 、消费电子系统和先进技术中都有很大的应用。
在2007年8月16日,MIPS 科技 宣布,中科院计算机研究所的龙芯中央处理器获得其处理器IP的全部专利和总线、指令集授权。
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真心说CPU架构及微指令集不是十分的难,但是难的是要搞出对应的开发工具性软件否则没用,国内没有公司开发过这类工具性软件,说大家不爱听的话,如果国外全面封锁工具性软件,不要说集成电路产业,就算是机械加工,都没法过日子了,所有的图纸设计软件都是用的国外的,国内没有一家公司在搞,全是拿别人的。
提问的还忘了alpha(已经作古多年的DEC留下的顶尖处理器遗产,当年远远优于x86),中国申威处理器。
16核用于桌面和服务器,260众核((64+1)4)用于超算,该架构不仅数值计算能力强大(太湖之光),还有着无与伦比的单位算力的低功耗。
IBM的PP和MIPS都具有嵌入式应用的强大优势,而手机AP就是典型的嵌入式应用。
物联网网关作为一个新名词,将在未来物联网时代发挥非常重要的作用。它将成为感知网络和传统通讯网络之间的纽带。物联网网关作为一种网关设备,能够完成感知网络与通讯网络以及不同类型感知网络之间的协议转化。
网关既能够完成广域互连,也能够完成局域网互连,具备设备办理功能。运营商能够办理底层传感节点,了解每个节点的相关信息,经过物联网网关设备完成长途 *** 控。
这一部分强调了一个要害点,即物联网网关完成感知网络与通讯网络的互联,但感知网络中有许多不同的协议,如LonWorks、ZigBee、6LoWPAN、rubee等来完成这种互联网,网关有必要具有协议转化才能。一起,网关有两个要害点,即完成广域互联。当广域网不行用时,网关往往能完成局域网互连,即近端之间的交互与协作。
lora网关
主要功能:一广泛的访问才能
现在,短程通讯的技能规范许多,只有LonWorks、ZigBee、6LoWPAN、rubee等常用的无线传感器网络技能,各种技能主要是针对某一应用开发的,缺少兼容性和体系规划。现在,国内外现已开展了物联网网关的规范化作业,如3GPP、传感器作业组等,以完成各种通讯技能规范的互联互通。
二可办理性
强壮的办理才能关于任何大型网络都是必不行少的。首先,需要对网关进行办理,如注册办理、权限办理、国家监管等。网关完成了子网中节点的办理,例如获取节点的标识、状况、特点、能量等,以及因为子网的技能规范和协议复杂性的不同,唤醒、 *** 控、确诊、升级和保护等的长途完成,网关具有不同的办理功能。根据物联网的模块化网关来办理不同感知网络、不同应用,保证使用一致的办理接口技能来办理终端网络节点。
三协议转化才能
不同感知网络到接入网络的协议转化,低规范格局的数据一致封装,保证不同感知网络的协议能够成为一致的数据和信令;将上层宣布的数据包分析成可由感知层协议识别的信令和 *** 控指令。
总结这些基本网关才能没有问题,但关于物联网网关来说,要害点之一是网关本身是完成感知层和通讯层的仅有入口和出口通道。外部只需要处理网关,而网关用于调度和 *** 控下面访问和注册的各种类型的传感设备。
因而,网关具有相似于API网关的要害才能,即对传感层中各种传感设备供给的不同类型的协议进行接入和适配,一起在协议接入后能够转化为规范接口协议和通讯层交互。关于实时接口,它能够选用相似的>
一般来说,物联网网关在架构和实现进程中会提供硬件设备,实现协议转化、路由、转发、自动注册办理、南北一体化的接口才能。这个网关通常是布置在局域网端的设备。对于整个云架构,只有网关设备和云能够交互。
边缘计算的终究落地能够在物联网网关层实现,即进一步提高物联网网关的存储和核算才能。一方面,在网关层实现本地收集后的数据自动收集,二次处理后收集上传到云端。另一方面,将云的要害核算规矩和逻辑散布到网关层,支撑网关层的本地化核算。这也是网关层功用的一个要害扩展。
:准确的说,mbed OS是专门为物联网定制的一个 *** 作系统: 下面一段定义来自于ARM官网: 专为基于ARM Cortex-M处理器的设备所设计的免费 *** 作系统,将物联网所需的所有基础组件,包括安全, 通信传输与设备管理等功能2012年3月14日,中国上海——ARM公司今天发布了一款拥有全球最低功耗效率的微处理器——ARM Cortex™-M0+处理器。支持ARMv6M 指令集,该款经过优化的Cortex-M0+处理器可针对家用电器、白色商品、医疗监控、电子测量、照明设备以及功耗与汽车控制器件等各种广泛应用的智能传感器与智能控制系统,提供超低功耗、低成本微控制器(MCU)。
ARM Cortex-M0+处理器为物联网发展奠定基础
作为ARM Cortex处理器系列的最新成员,32位Cortex-M0+处理器采用了低成本90纳米低功耗(LP)工艺,耗电量仅 9μA/MHz,约为目前主流8位或16位处理器的三分之一,却能提供更高的性能。
这种行业领先的低功耗和高性能的结合为仍在使用8位或16位架构的用户提供了一个转型开发32位器件的理想机会,从而在不牺牲功耗和面积的情况下,提高日常设备的智能化程度。
Cortex-M0+处理器的特点促成了智能、低功耗微控制器的面市,并为“物联网”中大量的无线连接设备提供高效的沟通、管理和维护。
低功耗联网功能深具潜能,可驱动各种节能和生活关键应用,包括从无线方式分析住宅或办公大楼性能与控制的感测器,到以电池运作、通过无线方式连接健康监控设备的身体感测器。而现有的8位或16位微控制器(MCU)缺少足够的智能和功能来实现这些应用。
半导体行业调研咨询公司The Linley Group高级分析师、《微处理器报告》(Microprocessor Report)高级编辑,Tom R Halfhill表示:“众所周知,不断改进功耗效率、安全性和便利性的物联网将最终改变世界。从自适应室内照明、在线视频游戏到智能传感器和电机控制,无处不在的网络连接几乎对任何事物都是有益的。但是,实现这一切需要极低成本、极低功耗并拥有良好性能的处理器。ARM Cortex-M0+处理器为轻量级芯片提供了32位的强劲性能,适合于各种工业与消费应用。”
ARM Cortex-M0+处理器是以通过硅晶验证(silicon-proven)、低功耗且成功获得超过50件来自半导体领先厂商授权合作的Cortex-M0处理器为基础,再重新设计加入多个重要新特性,包括单周期输入输出(IO)以加速通用输入输出(GPIO)和外围设备的存取速度、改良的调试和追踪能力、二阶流水线技术以减少每个指令所需的时钟周期数(CPI)、已经优化闪存访问,以进一步降低功耗。
Cortex-M0+处理器不仅延续了易用性、C语言编程模型的优势,而且能够二进制兼容已有的Cortex-M0处理器工具和实时系统(RTOS)。作为Cortex-M处理器系列的一员,Cortex-M0+处理器同样能够获得ARM Cortex-M生态系统的全面支持,而其软件兼容性使其能够方便地被移植到更高性能的Cortex-M3或Cortex-M4处理器。
率先获得Cortex-M0+处理器授权的厂商包括飞思卡尔半导体和恩智浦半导体。
飞思卡尔车用、工业与多元市场解决方案部门高级副总裁兼总经理Reza Kazerounian博士表示:“我们非常高兴能够作为主要合作伙伴与ARM加强合作关系,并第一个获得了ARM Cortex-M系列中体积最小、功耗最低的处理器产品的授权。基于Cortex-M0+处理器的新产品将使我们快速成长中的的Kinetis微控制器(MCU)产品线成为业内基于ARM Cortex架构的最具可拓展性的产品组合之一。Cortex-M0+处理器拥有代码复用能力、更高的性能以及优化的功耗效率,能够帮助设计者从已有的8位或16位架构转型使用最新的Kinetis器件,而无须牺牲成本和易用性。”
恩智浦半导体高性能混合信号事业部执行副总裁、总经理Alexander Everke表示:“恩智浦是业界唯一一家采用了完整ARM Cortex-M处理器系列的微控制器(MCU)供应商,我们感到非常兴奋能够将Cortex-M0+处理器加入我们的产品组合。Cortex-M0处理器产品组合已成功获得市场认可,今天已有超过70种元件类型大量出货中,而最新的Cortex-M0+处理器将进一步加速我们进入8位/16位市场。
ARM处理器部门执行副总裁兼总经理Mike Inglis表示:“Cortex-M0+处理器是ARM领跑低功耗领域的又一例证,同时再一次兑现了其推动行业向更低功耗方向发展的承诺。凭借在低功耗技术上的专业性,我们与合作伙伴为定义新处理器开展了紧密的合作,以确保对现今低成本设备的支持,并同时发掘物联网的潜在优势。”
相关ARM技术支持
Cortex-M0+处理器搭配Artisan®七轨SC7超高密度标准单元资料库和电源管理套件(PMK)最为适合,可充分发挥该处理器前所未有的低功耗特点。
Cortex-M0+处理器具备已整合Keil µVision IDE、调试器和ARM汇编工具的ARM Keil™微控制器开发套件的全面支持。作为全球公认的最受欢迎微控制器开发环境,MDK以及ULINK调试适配器系列均支持Cortex-M0+处理器的全新追踪功能。有了这些工具,ARM的合作伙伴能够获得紧密联系的应用开发环境的优势,并迅速了解Cortex-M0+处理器高性能和低功耗的特点。
这款处理器同时也拥有大量第三方工具和实时系统(RTOS)的支持,包括CodeSourcery, Code Red, Express Logic, IAR Systems, Mentor Graphics, Micrium和SEGGER。
我们先来看看ARM在半导体领域的地位,英国ARM一直专注于芯片领域,重点是ARM架构处理器的设计,然后授权给客户(芯片设计公司或芯片设计制造一体的公司),并附带软件开发工具,客户通过自己专门的芯片设计方案,设计出特色芯片,这种独特的开发模式,使ARM在半导体领域快速赢得客户(干脆这样的芯片架构都称为ARM架构)。
据媒体报道,全球超过95%的智能手机和平板电脑的芯片架构都来自ARM。RAM架构有性能高、成本低、能耗低的特点。形成了ARM架构在移动领域的优势垄断,华为、苹果、高通都是ARM的客户。特别是在中国高端芯片有95%以上都采用ARM架构,占了ARM市场营收的20%,可见中国市场也是ARM的一块大蛋糕。
早在五年前,日本软银花三百多亿美元收购ARM,在收购后ARM并没有给软银孙正义的预期回报,基本就维持在平衡状态,预想中的物联网、人工智能等领域的芯片市场也没有开拓,这样一来软银孙正义投资的三百多亿美元,至少需要60年才能收回,使之处于尴尬的境地。
我们再来看看英伟达在近年来,迅猛发展成为全球市值前三的芯片制造商,主要涉及到 游戏 、数据中心、专业可视化、自动驾驶及OEM业务;他全面加强数据中心业务,数据中心CPU一直是被intel X86指令集占据超过90%的市场;这时候再有ARM架构,就有了CPU、GPU的高速互通能力,把业务全面整合,才能增强业务实力,又同时将在图形处理和人工智能领域的优势与 ARM的底层芯片设计相结合,整合芯片设计与制造,将来潜力不可估量,英伟达在芯片行业的地位也会大大提高。
通过前面讲述了英国ARM和英伟达的情况,我们又来看看世界的芯片巨头。
据媒体消息表明,全球一些顶尖芯片巨头(Alphabet旗下的谷歌、微软公司和高通公司等)由于怕英伟达将来在芯片领域垄断,损害他们的利益。而向美国反垄断监管机构表达反对英伟达公司收购ARM的事情,并一致认为该交易将损害芯片行业领域的竞争。
在近年以来,美国多次升级禁令,从以前的25%美国技术直接升级到禁止华为使用美国软件和技术设计芯片,来掐断华为高端芯片供应链。使华为在芯片制造方面的形势变得严重,华为麒麟芯片的CPU和GPU都采用了ARM架构,又在海外遭受谷歌、高通、intel等所有芯片巨头断供。
Alphabet旗下的谷歌、微软公司和高通公司等芯片巨头看到华为的处境,就想到英伟达收购成功,在手机领域就树立了强大的竟争对手,特别是高通芯片还需要ARM授权,这样一来高通就成了最担心的那位,一旦收购成功,不仅在芯片行业上有强敌,甚至在架构上也被“卡脖子”。
但对于华为来说,不管ARM是否收购成功,对华为也不会有很大的影响了。从最近任正非接受采访时表示:“华为有更多的手段了,即使没有手机业务也能存活。但华为不会放弃终端业务,也不会投资芯片制造业”,华为利用ICT技术的优势,不断加强扩宽5G技术的业务应用,如今华为在手机业务上虽然因芯片受到影响,但不影响华为的存活。
更让大家惊讶的是,即使在美国动用国家力量的多次打压下,华为这三年都保持了业务正增长,也还在继续加大研发投入,不断攻克一个个技术难关。华为在今后将会坚持走全球化道路,把自己数学能力的强项优势,用于发展芯片核心技术,但不会制造芯片。发扬“南泥湾”精神,开展自力更生,艰苦奋斗的自研道路。
从以上情况来看,英伟达是否并购成功,主要取决于相关的国家是否同意。但在并购中产生的影响,对国外芯片巨头影响更大。主要是担心英伟达收购ARM后,会用其垄断的架构打压对手,或是提高芯片设计成本。另一方面,英伟达收购ARM,在芯片行业也将遭到众多竟争对手的反对。尽管英伟达CEO黄仁勋表示英伟达将维持Arm的开放许可模式,不会拒绝任何客户。但是,对华为来说,国外芯片巨头不可怕,怕的是美国连番制裁打压,使其手机业受到影响,这对华为整个运营构不成致命伤,因为即使手机业务完全没了,华为也能存活!
华为快退出手机业务了,肯定淡定。
华为淡定,是华为吃透了架构,华为也在研发架构,龙芯有了自主架构,华为涅槃之后,就会使用自己的架构设计芯片,方舟编译器,系统有了,生态也建成了,还和国内企业合作开发EDA工具,无所畏惧,自然就很淡定。
华为现在的处境,不淡定又能咋地?
提问者很会说反话,不得不佩服你![机智][灵光一闪][抠鼻][酷拽]
因为华为不淡定也改变不了什么,只有自己有才不会看别人脸色行事。
肯定淡定,和华为没关系啊,又不让你用,设计了也没代工的。
EDN电子技术设计:请用您自己的话为读者大致介绍一下RISC-V。
胡振波:
RISC-V是一种简单、开放、免费的全新指令集架构。RISC-V最大的特点是“开放”,它的开放性允许它可以自由地被用于任何目的、允许任何人设计、制造和销售基于RISC-V的芯片或软件,这种开放性,在处理器领域是彻底的第一次。
RISC-V这种开放架构的诞生可以说是时代发展的必然。RISC-V生态体系正在全球范围内快速崛起,成为半导体产业及物联网、边缘计算等新兴应用领域的重要创新焦点。
RISC-V基金会于2015年由硅谷相关公司发起并成立,至今已有150多个企业或单位加入,包括谷歌、华为、英伟达、高通、麻省理工学院、普林顿大学、印度理工大学、中科院计算所等。目前RISC-V由基金会统一维护。
美国国防高级研究计划局(DAPRA)已连续多年通过专项方式支持RISC-V指令集的研究和实用化。2017年,印度政府大力资助基于RISC-V的处理器项目,RISC-V成为印度的事实国家指令集。我国RISC-V虽然处于起步阶段,但是发展非常迅速。今年7月,上海市政府率先发布了中国大陆首个支持RISC-V的政策,这对于RISC-V指令集在中国的发展起到了重要的推动作用。10月17日,中国RISC-V产业联盟成立,标志着我国在RISC-V生态系统建设上正式迈出了坚实的一步。
EDN电子技术设计:请分别从技术和商业的角度,分析RISC-V相对于ARM架构的优势和劣势。
胡振波:
优势非常明显,RISC-V是一种开放的架构,从 历史 的经验来看,开放的生态一定会比封闭的好。RISC-V技术是后发技术,所以能够总结前人的经验教训,做到相对简洁和干净。
但是,劣势也很明显,由于RISC-V诞生时间太短,相关的编译器、开发工具和软件开发环境(IDE)以及其它生态要素还在发展。目前RISC-V具有全套开源免费的编译器、开发工具和软件开发环境,这是RISC-V的巨大优势,但是开源版本相比ARM的商用编译器和IDE而言,还颇有差距。
RISC-V必须依靠强有力的商业玩家来长期支持和推进,方能得到持续发展。目前从全世界范围来看,在RISC-V技术阵营中,台湾的Andes公司(晶心 科技 )开发的编译器、开发工具和软件开发环境(IDE)是最为完善和先进的,几乎可以和ARM的工具相媲美。另外,还有很多RISC-V的新创公司(譬如芯来 科技 ),也会 探索 新的商业模式。
EDN电子技术设计:哪些市场应用和产品将会成为RISC-V架构快速发展的驱动力?
胡振波:
从技术的角度来讲,RISC-V架构理论上是能够实现从低功耗处理器内核到支持Linux *** 作系统的高性能处理器内核的全方位产品。譬如,目前美国的SiFive公司以及台湾地区专业处理器IP公司Andes(晶心 科技 )都推出了有竞争力的、支持Linux的RISC-V处理器内核。芯来 科技 目前提供面向低功耗领域的RISC-V处理器内核。
处理器领域的生态建设需要一定的时间,短期内比较容易落地的是物联网和边缘计算领域:
• 由于RISC-V拥有精简、低功耗、模块化、可扩展等技术优势,因此尤其适合对生态依赖比较小的封闭或半封闭产品、深嵌入式或新兴的物联网、包含嵌入式人工智能等应用的边缘计算领域及需要定制化的场景。
• RISC-V能够为物联网行业带来显著的灵活性和成本优势,在未来的20年,物联网和边缘计算领域的处理器内核年出货量预计会达到万亿颗的规模。中国大陆由于拥有几乎全球最大的市场空间,理论上RISC-V会大有可为。
EDN电子技术设计:RISC-V对中国半导体产业的发展会带来哪些影响?
胡振波:
从长远来看,RISC-V对中国半导体产业会产生划时代的意义,主要体现在以下5个方面:
• 通过RISC-V架构摆脱国外的垄断,实现处理器内核的国产自主。这种处理器内核不是闭门造车做出来的,而是拥有全世界认可的主流架构和主流生态。
• 通过RISC-V可以极大地加强我国处理器IP话语权。IP产业处于行业最上游,远离其它产业,并没有得到产业和国家的重视。RISC-V给了中国IP产业机会,虽然目前我国在RISC-V上仍然落后,但相对于其它IP技术,落后并不太远。
• RISC-V可以推动创新和差异化。由于RISC-V的开放、简洁、可扩展以及低成本,可以给终端应用市场带来巨大创新。
• RISC-V可以明显降低芯片研发成本。RISC-V的产业链日趋完善,从处理器内核到硬件设计、 *** 作系统、开发工具、基准测试以及解决方案,全产业链具备完整性,使得行业可以均摊一切成本。
RISC-V的逐渐普及在一定程度上促进了行业本土化的发展,创造了更多行业机会,为产业界和学术界积累大量CPU人才。
EDN电子技术设计:您认为哪些因素会妨碍中国IC设计公司采用RISC-V架构?
胡振波:
以下三个主要因素会起到妨碍作用:
首先,ARM在中国影响力巨大。在芯片处理器内核方面,由于中国长期缺乏自主的通用处理器内核,几乎都是购买国外的ARM处理器内核,形成了习惯。对于RISC-V这样一种新架构的出现,很长一段时间内人们持怀疑态度。ARM在中国还成立了合资公司(全球唯一的国家),所以ARM在中国市场尤其显得强势,这使RISC-V在中国的传播相比别的国家显得非常缓慢。
其次,RISC-V被误导为免费。RISC-V架构是一种Free的指令集架构,准确地说Free应该理解为“自由“而不是“免费”,指令集架构也不是一款具体的处理器内核。大多数人对于处理器的一些基本概念并不了解,将RISC-V与“一款免费开源的处理器“划上等号,而免费往往是劣质的代名词。这种误导严重影响了RISC-V在中国的正常传播和发展。
最后,RISC-V还被误导为一种全新的设计语言和流程。虽然目前很多开源的RISC-V内核使用的是全新的设计语言和流程,但并不代表RISC-V处理器内核就等价于全新的设计语言和流程。全新的设计语言和流程带来的不确定性和质量隐忧会让IC设计公司(尤其是国内公司)感到排斥和不安,这种误导也会影响RISC-V处理器内核在国内的采纳和传播。其实RISC-V只是一种全新的处理器架构(以及衍生出的新生态),无关乎设计语言和流程。使用工业级成熟、稳健的设计方法更能设计出稳健可靠的RISC-V处理器内核,如芯来 科技 、台湾Andes公司(晶心 科技 )以及其它一些公司使用工业级成熟、稳健的设计方法设计出的RISC-V处理器内核。
EDN电子技术设计:您专门写了一本设计RISC-V处理器的书,请为有志于从事RISC-V架构设计的IC设计工程师和高校学生提几点建议和心得体会。
胡振波:
我认为目前学习RISC-V架构正当时,因为:
RISC-V的开放性使得任何公司与个人均可依据开放的RISC-V架构设计自己所需的处理器。很多科研机构开始使用RISC-V开发处理器,独立的RISC-V处理器IP公司开始出现,一些实力雄厚的巨头(如NVIDIA、三星等)开始使用RISC-V架构开发其自有的处理器内核,可以说是旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家。因此,掌握RISC-V架构,会变成一种通用技能,对科研、学习和就业大有裨益。
当前国内CPU产业热潮方兴未艾,x86、ARM、MIPS等传统商用处理器架构在国内呈全面开花之势。龙芯、兆芯、飞腾等资深专业CPU公司在不断突破;华为、展讯等一线大公司也相继开始研发自主的处理器内核;海光、华芯通等新锐纷纷摩拳擦掌。开放的RISC-V架构的诞生,更是为此番繁华增添了精彩。同时,各种人工智能AI处理器也采用RISC-V作为核心,RISC-V的相关知识完全能够应用于AI处理器芯片领域。
综上所述,我认为学习RISC-V正当时。
但是,计算机体系结构相关书籍往往不利于初学者入门,尤其是RISC-V诞生时间太短,全英文版的指令集手册专业性强,晦涩难懂,非常不利于国内用户学习上手。另外很多对RISC-V感兴趣的初学者基本背景知识比较薄弱,需要补足。
为了促进RISC-V在国内的普及,尤其是被广大初学爱好者接受,我撰写了国内第一本关于RISC-V处理器的通俗书籍《手把手教你设计CPU——RISC-V处理器篇》,详细介绍了相关的基础背景知识,系统通俗地讲述了RISC-V的前世今生,还配套了自己开发的开源蜂鸟E203处理器内核。
目前有关如何使用RISC-V的嵌入式软件开发方面的中文资料仍然欠缺,我撰写的另一本新书《RISC-V架构与嵌入式开发快速入门》也即将上市,相信会在某种程度上缓解这一问题。
EDN电子技术设计:您创立芯来 科技 公司专门开发RISC-V内核,请谈一下公司的商业模式和愿景。
胡振波:
芯来 科技 (Nuclei System Technology Co, Ltd)作为中国大陆本土唯一专注于RISC-V处理器内核开发的公司,是RISC-V基金会银级会员,中国RISC-V产业联盟副理事长单位。
在商业模式上,主要是传统的处理器IP授权模式和面向垂直领域的深度定制模式,同时还在进行一些全新的商业模式 探索 。
我们有两个愿景:一方面,IoT和边缘计算领域的处理器内核IP年出货量会达到万亿颗。如此巨大的市场,我们希望至少这个市场的一部分属于我们本土公司,从而让大多数本土芯片公司用上国产的RISC-V处理器内核。另一方面,目前国内的RISC-V技术力量非常薄弱,希望芯来 科技 能够为RISC-V阵营做出我们中国人应该做出的贡献。
EDN电子技术设计:除了RISC-V内核外,要开发出商用的RISC-V处理器还需要哪些开发工具和环境?
胡振波:
处理器是软硬件的交汇点,所以必须有完善的编译器、开发工具和软件开发环境(IDE),处理器内核才能够被用户顺利使用起来。
目前RISC-V具有全套开源免费的编译器、开发工具和软件开发环境(IDE),这是RISC-V的巨大优势,但是开源版本相比ARM等传统架构的编译器和IDE而言,还颇有差距。
除了开源版本之外,还有专业公司提供的专业版本。目前从全世界范围来看,在RISC-V技术阵营中,台湾的Andes公司(晶心 科技 )开发的编译器、开发工具和软件开发环境(IDE)最为完善和先进,几乎可以和ARM的工具相媲美,这一点也值得我们去学习。
延伸阅读:
RISC-V真的是中国芯片实现自主、可控、创新和繁荣的希望吗?
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