12.06 IoT 时代,架构简洁、开源的 RISC-V,将威胁 Arm?


IoT 时代,架构简洁、开源的 RISC-V,将威胁 Arm?

受访者 | 谭章熹

采访者 | 伍杏玲

出品 | CSDN(ID:CSDNnews)

在芯片领域,应用范围最广的指令集架构需收费的,如x86、Arm等需获得专利授权才能使用。而开源指令集RISC-V则完全不同,其创立之初就走上开放、共享、安全的道路,被人称为“半导体行业的Linux”。

RISC-V是RISC(Reduced Instruction Set Computing,精简指令集)的第五代版本。2010年,图灵奖获得者、RISC的发明者David Patterson教授带领加州大学伯克利分校的团队启动一个新项目,由于需要选择指令集来设计CPU,在调研市面上常用的多个指令集后,发现均存在知识产权的限制,于是Patterson教授决定和团队发明全新的指令集架构,这便是RISC-V。研究小组花了3个月时间完成了RISC-V指令集的初始设计开发。

据分析机构Semico Research最新发布的《RISC-V市场分析:新兴市场》报告数据,预计到2025年,市场将总共消费624亿个RISC-V CPU内核,其中预计工业领域将是最大的细分市场,拥有167亿个内核。

RISC-V有什么特点?为何发展如此迅速?

对此,CSDN(

ID:CSDNnews)专访Patterson高徒、RISC-V创始团队关键学生之一、RIOS 图灵奖实验室副主任,谭章熹,一起谈谈RISC-V的那些事儿。

IoT 时代,架构简洁、开源的 RISC-V,将威胁 Arm?

谭章熹

IoT 时代,架构简洁、开源的 RISC-V,将威胁 Arm?

RISC-V特性

谭章熹本科就读于清华大学,在加州大学伯克利分校获得计算机科学博士学位。2013年从伯克利大学毕业后,谭章熹加入Pure Storage,担任Pure的第一位芯片设计师。随后谭章熹作为创始人和CEO,创立以低功耗端计算AI 芯片为核心技术的OURS。除此之外,谭章熹拥有超过20项美国闪存系统和硬件加速器专利。

今年6月,David Patterson教授与谭章熹等人依托清华-伯克利深圳学院(TBSI),一起建立RISC-V国际开源实验室(RISC-V International Open Source Laboratory)。

2019年12月6-7日,谭章熹将在嵌入式智能国际大会(文末有报名地址)上作出题为《RIOS:the RISC-V Internationnal Open Source Laboratory》的报告。

从技术上看,RISC-V小型、快速、低功耗、架构简单,基础指令集只有40多条,加上其他的模块化扩展指令总共几十条指令。采用模块化设计,RISC-V不同的部分能以模块化的方式组织在一起,通过一套统一的架构来满足各种不同的应用场景。用户还能灵活选择不同的模块组合,来实现自己定制化设备的需要。从开源上看,与x86、Arm不同,它是没有任何的授权许可证、完全免费的指令集。

据谭章熹介绍,RISC-V自2010年诞生起,目前有将近300家企业使用。

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RIOS:加速RISC-V生态

尽管RISC-V发展迅速,但构建RISC-V生态是非常重要,目前仍存在一些漏洞。为打造良性RISC-V生态、完善生态系统,David Patterson教授与谭章熹等人成立RIOS,该实验室是非营利性。

尽管成立时间不长,RIOS已是上个月刚结束的“第一届中国RISC-V论坛”的主办方之一。未来,除了举办相关的RISC-V会议,RIOS还将打造除了CPU之外的系统和技术贡献技术力量。

其中较关键的是,以往开源软件是用软件的授权许可证,但这些授权许可证可能并不适用于开源硬件。所以,RIOS会在软硬件生态建设做创新,打造新的授权许可证,让更多的人能自由地使用这些研发成果。

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想打造“中国芯”,指令集标准如何选?

从去年的中兴事件,到今年华为被Arm釜底抽“芯”的事件,有人建议我们打造自己的“中国芯”,这是否需要全新设计一套指令集,抑或基于RISC-V设计?

对此,谭章熹表示,在构建第二代产业链时,并不建议自己开发一套封闭式的系统。因为从指令架构来讲,最关键的是软硬件接口,如果采用封闭式来做的话,可能面临的是生态不是很丰富。并且从软件上看,需要编译器、语言、库等工具,这是无法完全重新封闭起来再开发一次,并且这样封闭的系统是无法和国际接轨。

从历史上看,在过去尝试封闭式的研究时,同样也遭遇到生态系统的问题。所以,他认为未来指令集标准的发展方式是建立在完全开放的基础上的。

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物联网是RISC-V发展最大的机遇?

随着物联网的爆发,有人认为物联网与边缘计算领域是RISC-V发展最大的机遇。对此,谭章熹表示,在新兴的智能系统里,RISC-V拥有很好的机会。因为从历史上来,X86、Arm都是随着新兴市场和新兴应用里的影响而获得成功:X86是桌面市场,Arm是靠手机市场。

目前来看,下一个指数形式增长市场可能就在边缘计算、物联网这样垂直、软硬件一体的市场里,它们对RISC-V是一个非常大的机遇。

因为在新兴市场里,大家也在做全新的选择,RISC-V拥有灵活性、模块化、开放、安全的优点,会成为很多人的首选。

比如在物联网领域中,由于物联网设备碎片化,需求非常多样,需要非常灵活的架构去适应它,RISC-V可以根据用户不同的需求,还可增加自己的扩展指令集,来增加扩展模块。

RISC-V由于完全开放,大家对标准的使用,包括标准的扩展会相对来说比较放心,不会存在上面讲的Arm对华为的事件。

谭章熹表示,如此一来,在一些低端市场,RISC-V将会对Arm微型处理器存在较大威胁。从长期来看,可能不光是低端的处理器,未来在高端处理器上,对现在市场里的封闭指令集也是重要的冲击。

除了IoT、边缘计算以外,谭章熹认为RISC-V将会助力以下技术领域的发展:

数据中心的的存储设备,可采用RISC-V来替代;对于AI训练领域里的处理器,由于RISC-V的模块化,加扩展指令较容易,也可有良好的应用。超级计算上,目前印度使用RISC-V做核武器超级计算的研究;欧洲最新超级计算机里,使用的指令架构也是RISC-V。

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