RISC-V开放架构设计之道
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1.1 导言

列奥纳多·达·芬奇(1452—1519)是一位文艺复兴时期的建筑师、工程师、雕塑家,同时也是一名画家,创作了著名的《蒙娜丽莎的微笑》。

我们在页边加入花絮,希望提供一些有趣评论。例如,RISC-V最初是为加州大学伯克利分校的内部研究和课程而设计的。随着外部人员的自发使用,RISC-V开始对外开放。当RISC-V架构师在网上收到关于ISA变化的投诉时,才了解到课程之外有人对RISC-V感兴趣。架构师梳理需求后,决定尝试把RISC-V设计成一个开放的ISA标准。

RISC-V(发音为“RISC five”)的目标是成为一款通用的指令集架构(Instruction Set Architecture,ISA):

• 它要适合设计各种规模的处理器,包括从最小的嵌入式控制器到最快的高性能计算机。

• 它要兼容各种流行的软件栈和编程语言。

• 它要适用于所有实现技术,包括FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程逻辑门阵列)、ASIC(Application-Specific Integrated Circuit,专用集成电路)、全定制芯片,甚至未来的制造元件技术。

• 它能用于高效实现所有微体系结构,包括微程序或硬连线控制,顺序、解耦或乱序流水线,单发射或超标量等。

• 它要支持高度定制化,成为定制加速器的基础,以应对摩尔定律的放缓。

• 它要稳定,基础ISA不会改变。更重要的是,它不能像以往的公司专有ISA那样消亡,包括AMD的Am29000、Digital的Alpha和VAX、Hewlett Packard[1]的PA-RISC、Intel的i860和i960、Motorola的88000,以及Zilog的Z8000。

RISC-V是一款与众不同的ISA,不仅因为它年轻(它诞生于2010年,而其他ISA大多诞生于20世纪70年代或80年代),而且因为它开放。与过去几乎所有的架构不同,其未来不受任何一家公司的兴衰或心血来潮的决策所影响(过去许多ISA因此消亡)。相反,RISC-V属于一个开放的、非营利性质的基金会。RISC-V国际基金会[2]的目标是维护RISC-V的稳定性,仅出于技术原因而缓慢谨慎地改进RISC-V,并推动RISC-V在硬件中流行起来,犹如Linux在操作系统中流行一般。图1.1列出了RISC-V国际基金会最大的企业会员,展示了RISC-V的繁荣。

图1.1 2021年8月RISC-V国际基金会企业会员的年销售额排名

左栏企业的年销售额均超过500亿美元,中栏企业的年销售额为50~500亿美元,右栏企业的年销售额为5~50亿美元。基金会中还有其他300个组织,其总部分布在28个国家。详情可访问“链接1”。