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對(duì)于經(jīng)歷過SGI 繪圖工作站與Irix 操作系統(tǒng)全盛時(shí)期的老一輩IT 人，或著一路讀著他們著作成長(zhǎng)的科班人士，看到昔日高高在上的RISC 諸神，繼PA-RISC、Alpha、IA-64后（加上看似岌岌可危的SPARC），又將再消失一個(gè)，想必內(nèi)心多少有股不勝唏噓之感。

然后很可笑的，幾乎所有的媒體報(bào)導(dǎo)，都千篇一律耗費(fèi)大量篇幅去解釋「什么是指令集架構(gòu)（ISA,Instruction Set Architecture），為什么這么重要」，仿佛計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)（ComputerArchitecture）一詞由來過去數(shù)十年來從不存在，到今天才從天上掉下來。高談闊論「RISC 指令集的先天優(yōu)勢(shì)」就更好笑了，先別提這些老早就是教科書的基本知識(shí)，這些人是沒看到20 世紀(jì)末期是如何上演「RISC 諸神的黃昏」嗎？
 

言歸正傳。問世于2010 年，由當(dāng)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)大師David Patterson 所領(lǐng)導(dǎo)的RISC-V（第五代RISC 架構(gòu)）指令集，因其開源與可擴(kuò)展客戶化指令的特性，加上ARM 自身節(jié)節(jié)高升的研發(fā)開銷與營(yíng)運(yùn)成本，都羊毛出在羊身上的轉(zhuǎn)嫁到授權(quán)費(fèi)用，而NVIDIA 企圖并購ARM 的舉動(dòng)，更進(jìn)一步危及中立性。近期外傳英特爾想以20 億美元代價(jià)并購SiFive、并確定將在2022 年發(fā)布7納米制程、SiFive 高效能核心Performance P550 的Horse Creek 處理器，更讓RISC-V 得到越來越多關(guān)注的目光。

RISC-V 早已得到科技大廠的青睞。NVIDIA 從2016 年，就在GPU 內(nèi)導(dǎo)入RISC-V 指令集的Falcon（Fast Login Controller）微控制器，翻新使用超過十年的舊架構(gòu)。

NVIDIA 內(nèi)部的RC18 推論處理器研究案，也是整合RISC-V指令集兼容處理器為I/O 元件核心，實(shí)現(xiàn)每秒128萬億次的推論執(zhí)行，且功耗只有13.5 瓦。

此外，西部數(shù)據(jù)與希捷這兩家硬盤廠商，也選擇自研RISC-V 處理器，作為新一代硬盤／固態(tài)硬盤的控制芯片，一年出貨單位都以「10 億」起跳。DavidPatterson 本人2016 年加入Google，也讓人不禁遐想，這家云端巨頭，是不是又要搞出啥驚天動(dòng)地的大事。

即使RISC-V 的發(fā)展看似前途似錦，但一般人可能還是對(duì)歷史演進(jìn)一頭霧水，所以筆者就整理歷屆HotChips這個(gè)在處理器業(yè)界極具影響力的活動(dòng)，并附上簡(jiǎn)報(bào)網(wǎng)址，方便各位瞧瞧RISC-V是怎么一步一步走過來的，又是如何展現(xiàn)應(yīng)用多樣性。

2013 HotChips 25

RISC-V 首度在HotChips 亮相，并展示基于IBM45 納米SOI 晶圓制程的RISC-V 處理器與「Rocket」實(shí)作微架構(gòu)。值得一提的是，除了大名鼎鼎的David Patterson，成立于2015 年的SiFive，三名創(chuàng)辦人KrsteAsanovi?、Yunsup Lee、Andrew Waterman 均赫然在列。

2014 HotChips 26

這年RISC-V 并未出現(xiàn)在活動(dòng)議程，但他們還是留下這張照片。

這屆HotChips 讓筆者最有印象的，莫過于AMD 的議程是有點(diǎn)搞笑的ARM 版本Opteron「Seattle」。

剛好在HotChips 活動(dòng)前，伯克利大學(xué)出現(xiàn)這份教材，解釋「為何指令集應(yīng)該免費(fèi)開放」，并且明示RISC-V 相較其他開源RISC 指令集的優(yōu)勢(shì)，包含預(yù)留定址模式、壓縮指令編碼版本和128 位元定址等等。

2015 HotChips 27

RISC-V 基金會(huì)2015 年正式成立。

伯克利大學(xué)實(shí)驗(yàn)性的28 納米制程RISC-V 向量處理器，不過重點(diǎn)還是擺在RISC-V 相對(duì)ARM 的優(yōu)越性。

開源的Rocket 標(biāo)量核心。NVIDIA 第一代RISC-V Falcon 就是以其為基礎(chǔ)。

2015 年底公布16 位元指令編碼長(zhǎng)度的壓縮版RISC-V規(guī)范，類似ARM 的Thumb 與MIPS 的MIPS16。

2017 HotChips 29

剛成立不久的SiFive 發(fā)表業(yè)界第一顆開源的RISC-V芯片：Freedom E310 微控制器，臺(tái)積電180 納米制程，芯片面積6 平方毫米。

不限RISC-V 的發(fā)跡地伯克利大學(xué)，開始也有其他學(xué)校共襄盛舉。

某家軟硬件開發(fā)顧問公司用FPGA 設(shè)計(jì)出1,680個(gè)RISC-V 核心的參考設(shè)計(jì)框架。

2019 HotChips 31

SiFive 共同創(chuàng)辦人講解RISC-V 的歷史與全貌，并提及以2010年夏天「三個(gè)月即可實(shí)現(xiàn)的處理器專案」為起點(diǎn)，希望設(shè)計(jì)出更干凈指令集架構(gòu)的往事。

介紹RISC-V 的生態(tài)系統(tǒng)，姑且不論里面究竟有多少「水分」。

2020 HotChips 32

阿里巴巴也加入戰(zhàn)局，研發(fā)針對(duì)人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）的RISC-V 芯片。

瑞士聯(lián)邦政府1854 年成立的研究機(jī)構(gòu)，透過Chiplet 多芯片，做出名為Manticore 的4,096 核心怪物，目標(biāo)在高效能浮點(diǎn)運(yùn)算能比肩Fujitsu A64FX 與NVIDIA A100。

伯克利大學(xué)研究的整合式系統(tǒng)單芯片設(shè)計(jì)模擬與實(shí)作環(huán)境。

不限于CPU，美國(guó)理工大學(xué)排名前三名的喬治亞理工學(xué)院，也將RISC-V 延伸到GPGPU 應(yīng)用。

2021 HotChips 33

以下是預(yù)定今年8 月的HotChips 33 議程，也許過一陣子會(huì)變得更多也說不定。

這也是學(xué)術(shù)研究案，目標(biāo)在提升RISC-V處理器的安全性。

• Morpheus II: A RISC-V Security Extension for Protecting Vulnerable Software and Hardware（Todd Austin, University of Michigan）

RISC-V 也開始「滲透」到開放式架構(gòu)的5G 基站。

• Architecting an Open RISC-V 5G and AI SoC for Next Generation 5G Open Radio Access Network（Sriram Rajagopal, EdgeQ）

出現(xiàn)「Tensor」（張量）這關(guān)鍵字，對(duì)NVIDIAGPU 不陌生的讀者一定馬上想起這是什么。

• Accelerating ML Recommendation with over a Thousand RISC-V/Tensor Processors on Esperanto's ET-SoC-1 Chip（David Ditzel, Esperanto Technologies）

基于「CORDIC」（座標(biāo)旋轉(zhuǎn)）的三角函數(shù)硬件加速器。

• A CORDIC-based Trigonometric Hardware Accelerator with Custom Instruction in 32-bit RISC-V System-on-Chip（Khai-Duy Nguyen; University of Electro-Communications）

這樣一路看下來，相信各位大概知道一件事：對(duì)RISC-V 最有興趣的對(duì)象，無非「不想付錢給ARM，自己有本錢開芯片的大廠」、「想省掉ARM 授權(quán)費(fèi)，因此找免費(fèi)方案的新創(chuàng)公司」、以及「連錢都沒得付的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)」。

但即使RISC-V 的發(fā)展勢(shì)頭，乍看之下「枝繁葉茂」，但回到「RISC-V 能否徹底取代ARM 甚至x86」這個(gè)大問題上，筆者對(duì)此保持比較悲觀的看法。天底下沒有免費(fèi)的午餐，當(dāng)廠商充分享受針對(duì)特定應(yīng)用而客制化指令集時(shí)，勢(shì)必造成版本與軟件的碎片化，這也幾乎注定RISC-V 很容易變成「每個(gè)人各玩各的」，這對(duì)一套指令集的長(zhǎng)期發(fā)展，絕對(duì)不是好事，要不然Linus Torvalds 也不會(huì)為了AVX-512 暴走。

更何況也是最重要的，一套成功的指令集架構(gòu)，如同「成功的男人背后都有一個(gè)偉大的女人」、「傲嬌的公主身邊都有一位萬用的男人」，都有起碼一個(gè)地位舉足輕重的操作系統(tǒng)支撐存在價(jià)值，像x86 有Windows，ARM 有Android，那RISC-V 呢？目前看不出來，但Google 的態(tài)度可能是最重要的關(guān)鍵。

看在David Patteron 已在Google工作的份上，是不是足以取代現(xiàn)有英特爾、AMD、IBM 的高效能RISC-V 通用處理器，是不是已經(jīng)在Google 數(shù)據(jù)中心某排機(jī)柜內(nèi)默默服役了？Google 是否也看衰ARM的未來，為此主動(dòng)「加碼」RISC-V？這一切還很值得關(guān)注。