英特爾和arm的一個開放替代方案：什麼是risc-v？

如果你想建立一個開放原始碼的計算機，你可以，如果你在談論軟體。然而，引擎蓋下的處理器是專有的。RISC-V是一種開源的處理器設計，它正在迅速發展，並有望改變計算環境。...

如果你想建立一個開放原始碼的計算機，你可以，如果你在談論軟體。然而，引擎蓋下的處理器是專有的。RISC-V是一種開源的處理器設計，它正在迅速發展，並有望改變計算環境。

英特爾和arm設計的替代品

目前，有兩種處理器設計佔據主導地位：ARM和Intel的x86。雖然兩家公司的經營規模都很大，但它們的商業模式卻有著根本的不同。

英特爾設計並**自己的晶片，而ARM則將其設計授權給第三方設計師，比如高通和三星，後者隨後會新增自己的增強功能。雖然三星擁有內部**處理器的基礎設施，但高通公司（以及其他“無晶圓廠”的設計師）將這項重要工作外包給了第三方。

在ARM的情況下，這通常也要求許可方簽署保密協議，以保持晶片設計的隱私。這並不奇怪，因為它的整個商業模式並不是圍繞**業，而是圍繞智慧財產權。

同時，英特爾也有自己的商業設計祕密。由於這兩種處理器型別都是商用的，學術界和開源駭客很難（如果不是完全不可能的話）影響設計。

risc-v有何不同

RISC-V完全不同。首先，它不是一家公司。2010年，加州大學伯克利分校（universityofcalifornia-at-Berkeley）的學者們首次提出了這個概念，認為它是一個開源的、免版稅的替代現有公司的方案。

它類似於安裝Linux而不是Windows，因此您不必購買任何東西或同意任何繁重的許可協議。RISV-V的目標是為半導體研究和設計做同樣的事情。

ARM還許可了指令集體系結構（ISA）和微體系結構，前者是指處理器可以本機理解的命令，後者顯示瞭如何實現它。

RISC-V僅僅提供了ISA，允許研究人員和**商定義他們實際想要如何使用它。這使得它可以擴充套件到各種各樣的裝置，從低功耗的16位嵌入式系統晶片到128位超級計算機處理器。

顧名思義，RISC-V使用精簡指令集計算機（RISC）原理，與基於ARM、MIPS、SPARC和Power設計的晶片相同。

這是什麼意思？嗯，在任何計算機處理器的核心，都有一些東西叫做指令。在最基本的術語中，這些是用硬體表示的小程式，它們告訴處理器要做什麼。

基於RISC的晶片通常比採用複雜指令集計算機（CISC）設計的晶片具有更少的指令，就像Intel提供的那樣。此外，指令本身在硬體中的實現要簡單得多。

更簡單的指令意味著晶片**商可以更有效地進行晶片設計。取捨是這些相對複雜的任務不是由處理器執行的。相反，它們被軟體分解成多個更小的指令。

結果，RISC贏得了一個綽號：把重要的東西交給編譯器。雖然這聽起來是件壞事，但事實並非如此。要理解它，你首先必須瞭解計算機處理器實際上是什麼。

**或電腦中的處理器由數十億個叫做電晶體的微小部件組成。在基於CISC的晶片的情況下，這些電晶體中的許多表示可用的各種指令。

由於RISC晶片有更少，更簡單的指令，你不需要很多電晶體。這意味著你有更多的空間去做很多有趣的事情。例如，您可以包含更多的快取和記憶體暫存器，或用於AI和圖形處理的額外功能。

你也可以透過使用更少的電晶體使晶片物理上更小。這就是為什麼MIPS和ARM基於RISC的晶片經常出現在物聯網（IoT）裝置中。

對速度的需求

當然，許可並不是RISC-V的唯一理由。領導RISC處理器設計的第一批研究專案的David Patterson說，RISC-V的設計是為了解決**業改進所帶來的CPU效能即將受到的限制。

晶片上安裝的電晶體越多，處理器最終的效能就越強。因此，像臺積電（TSMC）和三星（Samsung）這樣的晶片**商（這兩家公司都代表第三方生產處理器）正在努力縮小電晶體的尺寸。

第一款商用微處理器英特爾4004只有2250個電晶體，每個電晶體的尺寸為10000奈米（約0.01毫米）。小，當然，但對比蘋果的A14仿生處理器，釋出40年後。該晶片（為新iPad-Air提供動力）有118億個電晶體，每個電晶體的直徑為5奈米。

1965年，英特爾的創始人之一戈登摩爾（Gordon E.Moore）提出了一個理論，即每兩年可以裝在晶片上的電晶體數量就會翻一番。

摩爾在《電子雜誌》35週年刊上寫道：“最低元件成本的複雜性以每年大約兩倍的速度增長。”。“當然，在短期內，這一比率如果不增加，也會繼續下去。從長期來看，增長率有點不確定，儘管沒有理由相信它至少在10年內不會保持幾乎不變。”

摩爾定律預計在本世紀將不再適用。對於晶片**商能否長期延續這種小型化趨勢，也存在相當大的疑問。這既適用於基礎科學層面，也適用於經濟層面。

畢竟，更小的電晶體要複雜得多，**成本也高得多。例如，臺積電（TSMC）在其**5nm晶片的工廠投入了170多億美元。考慮到這一點，Risk-V的目標是透過縮小電晶體的尺寸和數量來解決效能問題。

公司已經在使用risc-v了

RISC-V專案始於2010年，第一個使用ISA的晶片於2011年**。三年後，該專案上市，商業利益很快隨之而來。這項技術已經被NVIDIA、阿里巴巴和westerndigital等公司採用。

諷刺的是，RISC-V本身並沒有什麼突破性的東西。基金會在其網頁上寫道：“RISC-V ISA基於至少40年前的計算機體系結構思想。”

然而，可以說是開創性的，是商業模式還是缺乏商業模式。正是這一點使專案暴露於實驗、開發和潛在的不受約束的增長之中。RISC-V基金會也在其網站上指出：

人們之所以感興趣，是因為它是一個通用的自由開放標準，軟體可以移植到這個標準，任何人都可以自由開發自己的硬體來執行軟體

在這篇文章中，RISC-V晶片主要在伺服器場和微控制器的後臺工作。是否有可能撼動ARM/Intel在消費領域的雙寡頭地位，還有待觀察。

然而，如果現任者停滯不前，一匹黑馬就有可能馳騁而來，改變一切。

發表於 2021-04-01 12:59
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分類：網際網路

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