2021年7月26日,RISC-V在很多宣傳場(chǎng)景下成為了國產(chǎn)芯片的代名詞,但是我們需要警惕其中的一些概念營銷。
國產(chǎn)芯片這個(gè)詞其實(shí)挺火的,但怎么樣就算“國產(chǎn)芯片”,其實(shí)各家都有各家的說法。RISC-V在很多宣傳場(chǎng)景下成為了國產(chǎn)芯片的代名詞,但希望有些廠商不要為了用RISC-V而去用RISC-V。如果只是用RISC-V做一些像空調(diào)遙控器、電視遙控器這樣的“國產(chǎn)芯片”,這真算不上“國產(chǎn)芯片”的崛起。
華米在本月的發(fā)布會(huì)上推出了新一代雙核 RISC-V 架構(gòu)可穿戴芯片黃山 2S。在數(shù)碼領(lǐng)域,Arm和X86架構(gòu)的芯片產(chǎn)品經(jīng)常出現(xiàn)在我們的視野中,比如高通的驍龍888(Arm架構(gòu))、華為的麒麟9000(Arm架構(gòu))、英特爾和AMD的大多數(shù)CPU(X86架構(gòu))。那么此次發(fā)布的黃山2S所采用RISC-V架構(gòu)到底是一種什么樣的架構(gòu)呢?RISC-V又能否成為中國芯片彎道超車的希望嗎?
指令集與微架構(gòu)
第一個(gè)問題,什么是指令集?
指令集就是軟件與硬件之間溝通的橋梁。對(duì)于CPU來說,軟件想在CPU里執(zhí)行就必須翻譯成"機(jī)器碼",而這個(gè)翻譯過程中的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)就是指令集。
舉個(gè)例子來說,就像我們當(dāng)年玩的紅白機(jī)游戲《超級(jí)瑪麗》。在我們玩這個(gè)游戲的時(shí)候需要通過手柄來操作游戲中的角色“馬里奧”進(jìn)行一系列的動(dòng)作,比如“跳”。當(dāng)我們按下手柄上的“B”按鍵時(shí),游戲中的角色就會(huì)跳起。
小霸王手柄
就像這樣按下“B”鍵=跳起,這就是一個(gè)“指令”了。還有其它按鍵對(duì)應(yīng)其它不同的操作,比如“左”鍵=向左移動(dòng)、“右”鍵=向右移動(dòng)。這些都是指令,而這些指令的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)打包在一起,組成一個(gè)合集,就叫做指令集了。
第二個(gè)問題,什么是微架構(gòu)?
微架構(gòu)或者叫微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),指的是集成電路層面的架構(gòu)。簡(jiǎn)單來說就是在確定了指令集之后,相關(guān)的CPU核心如何設(shè)計(jì)?
之后根據(jù)微架構(gòu)完善為CPU的設(shè)計(jì),經(jīng)過流片、封裝等步驟,最后推出的就是具體的CPU產(chǎn)品了。
注:現(xiàn)在手機(jī)CPU大多采用多核心設(shè)計(jì),同一CPU內(nèi)不同核心可使用不同的微架構(gòu)。
RISC-V開源 但它一定免費(fèi)嗎?
在正式講解RISC-V之前,它收不收費(fèi)這個(gè)問題應(yīng)該是很多人關(guān)注的,甚至說這也決定著RISC-V 能否成為中國芯片彎道超車的希望。
那么它收不收費(fèi)呢?
有些收,有些不收。
*綠色格子代表免費(fèi)
*黃色格子代表需要授權(quán),可以在收費(fèi)的情況下給你用。
*紅色格子代表封閉模式,給錢基本也不給你用,只能購買其最終的芯片產(chǎn)品或者搭載相應(yīng)芯片的設(shè)備。
RISC-V是開源的,其指令集是免費(fèi)的。但基于免費(fèi)的指令集進(jìn)一步開發(fā)的微架構(gòu)是可以收費(fèi)的。
精簡(jiǎn)指令集與復(fù)雜指令集
目前主流的指令集可以分為兩大陣營,以ARM、RISC-V指令集為代表的精簡(jiǎn)指令集和以X86指令集為代表的復(fù)雜指令集。
精簡(jiǎn)指令集相較復(fù)雜指令集最大的特點(diǎn)在于,它把指令拆散了。我們拿cs(反恐精英)系列游戲中的“大跳”這個(gè)動(dòng)作舉個(gè)例子。
《反恐精英:起源》
反恐精英(Counter-Strike)是一款第一人稱射擊游戲,在游戲中如果我們需要爬上一個(gè)箱子,我們通常需要一個(gè)“大跳”的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于精簡(jiǎn)指令集來說,實(shí)現(xiàn)“大跳”這個(gè)動(dòng)作需要按“蹲”、“跳”和一個(gè)方向鍵(前后左右)。而對(duì)于復(fù)雜指令集來說,大跳就是一個(gè)指令。精簡(jiǎn)指令集很多時(shí)候是把復(fù)雜指令集的指令拆散了。這樣乍看一下好像精簡(jiǎn)指令集比復(fù)雜指令集還復(fù)雜了。
在復(fù)雜指令集中,雖然有很多不同的指令,但這些指令的基礎(chǔ)部分很多是相同的。精簡(jiǎn)指令集可以理解為把這些指令基礎(chǔ)相同的部分挑出來組成指令集,這樣指令集就會(huì)變得非常精簡(jiǎn)了。就像cs游戲中“大跳”這類的動(dòng)作有很多種,而且隨著時(shí)間的遷移還會(huì)有玩家創(chuàng)造新的“動(dòng)作”。那么每創(chuàng)造一個(gè)動(dòng)作就添加一個(gè)新的“指令”,顯然會(huì)讓這個(gè)“指令庫”。但如果只是每個(gè)按鍵作為基礎(chǔ)指令呢?那就只有鍵盤上那幾十個(gè)了。
結(jié)語
關(guān)于RISC-V 能否成為中國芯片彎道超車的希望,我有以下這些看法,在此分享給大家。
1. RISC-V開源,但有些部分是可以作為商品出售的。從國產(chǎn)化的角度來說,如果只是使用RISC-V指令集開發(fā)產(chǎn)品是沒問題的,但如果使用美國公司開發(fā)的RISC-V微架構(gòu)等產(chǎn)品,這種事是可以受到美國出口管制的。
2. RISC-V的生態(tài)目前不如ARM和X86,但比起自己搞一套指令集還是要好很多的。
3. RISC-V因?yàn)槠溟_源的特點(diǎn),是可以作為未來國產(chǎn)化芯片的支柱,說它是中國芯片彎道超車的希望并不為過。但是要注意,這是一個(gè)同臺(tái)競(jìng)技的機(jī)會(huì),不是優(yōu)勢(shì)。目前國外已有很多芯片公司布局了RISC-V,如果將來出現(xiàn)一個(gè)BRM(架空的企業(yè)名,意為下一個(gè)ARM)的美國公司,它專賣RISC-V的微架構(gòu)授權(quán),而且很多中國公司都使用了它的架構(gòu)開發(fā)自己所謂的“國產(chǎn)芯片”,那么國產(chǎn)芯片的關(guān)鍵技術(shù)還是受制于人的。
4.需要警惕一些概念營銷。國產(chǎn)芯片這個(gè)詞其實(shí)挺火的,但怎么樣就算“國產(chǎn)芯片”,其實(shí)各家都有各家的說法。RISC-V在很多宣傳場(chǎng)景下成為了國產(chǎn)芯片的代名詞,但希望有些廠商不要為了用RISC-V而去用RISC-V。如果只是用RISC-V做一些像空調(diào)遙控器、電視遙控器這樣的“國產(chǎn)芯片”,這真算不上“國產(chǎn)芯片”的崛起。
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