中国芯片将靠它弯道超车！RISC-V架构全解构

RISC-V（发音为“risk-five”）是一个基于精简指令集（RISC）原则的开源指令集架构（ISA），简易解释为开源软件运动相对应的一种“开源硬件”。该项目2010年始于加州大学伯克利分校，但许多贡献者是该大学以外的志愿者和行业工作者。与大多数指令集相比，RISC-V指令集可以自由地用于任何目的，允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件而不必支付给任何公司专利费。虽然这不是第一个开源指令集，但它具有重要意义，因为其设计使其适用于现代计算设备。设计者考虑到了这些用途中的性能与功率效率。该指令集还具有众多支持的软件，这解决了新指令集通常的弱点。

本期的智能内参，我们推荐西南证券的研究报告《布局RISC V，进军IoT》，从RISC V的技术特点、设计理念、历史沿革、优缺点等多方面解析RISC V架构。

一、什么是RISC V？

CPU（中央处理器），也被称为微处理器，相当于电子产品的大脑。在通信领域当中，几乎所有的重要信息都要由这个“大脑”所掌控，CPU芯片和操作系统是网信领域最基础的核心技术。CPU主要有两大指令集：复杂指令集（Complex Intruction Set Computer，CISC）架构——x86，精简指令集（Reduced Intruction Set Computer，RISC）架构——ARM、MIPS和RISC-V。而 RISC-V正是一种基于“精简指令集（RISC）”原则的开源指令集架构。

▲CPU主流架构

CPU的架构一直以来是x86与ARM的天下，而自2010年RISC-V诞生以后，隐约在CPU架构呈现出三足鼎立的趋势：

X86：传统PC市场的主流，善于处理大数据，IP掌握在英特尔和AMD手中。

ARM：移动（手机）市场，处理快数据为主，目前也使用在便携笔记本中，IP大部分掌握在ARM公司。

RISC-V：当需要同时兼顾数据传输速度与传输量时，这两类主流架构的胜任能力有限。RISC-V表现出了较强的优势。

▲CPU架构三足鼎立趋势

1981年，在David Patterson的带领下，加州大学伯克利分校的一个研究团队起草了RISC-1，是今天RISC架构的基础。随后在1983年发布了RISC-II原型芯片，1984年和1988年发布了RISC-III和RISC-IV。RISC的设计理念也催生了一系列新架构，如MIPS、服务器的王者IBM PowerPC以及现在统治嵌入式市场的ARM。2010年，加州大学伯克利分校的研究团队设计并推出了一套基于BSD协议许可的免费开放的指令集架构RISC-V，其原型芯片也于2013年1月成功流片。

▲RISC发展历程

RISC-V最大的特性就在于“精简”。虽然与ARM同属于精简指令集架构，但因RISC-V是近年来才推出，没有背负向后兼容的历史包袱，架构短小精悍。相比于x86和ARM动辄几百数千页，RISC-V的规范文档仅有145页，且“特权架构文档”的篇幅也仅为91页。

RISC-V的优势 ：

1、模块化：RISC-V将不同的部分以模块化的方式组织在一起，并试图通过一套统一的架构来满足各种不同的应用场景，这种模块化是x86与ARM架构所不具备的。

2、指令数目少：受益于短小精悍的架构以及模块化的特性，RISC-V架构的指令数目非常的简洁。基本的RISC-V指令数目仅有40多条，加上其他的模块化扩展指令也总共只有几十条指令。

3、RISC-V全面开源，且具有全套开源免费的编译器、开发工具和软件开发环境（IDE），其开源的特性允许任何用户自由修改、扩展，从而能满足量身定制的需求，降低指令集修改的门槛。

同类产品中，ARM需要支付高昂的IP费用才可使用，甚至需支付“预付款”才可看到细节作者：智东西

更适合中国的开源RICS-V ，ARM美国必定给中国芯片发展实现制裁RICS - V ，摆脱架构卡脖子的希望，没有了专利费，也能大幅降低芯片成本，抢占消费市场，中国更有竞争力。

RICS-V必将大力发展