RISC-V 由美国加利福尼亚大学伯克利分校Krste Asanovic 教授、Andrew Waterman 和 Yunsup Lee 等研究人员发起的开源精简指令集架构RISC-V项目，具有性能高、功耗低、面积小、易于扩展等技术特点，以及开源、免费等的商业特点，应用领域涵盖嵌入式系统到高性能计算领域。自2010年发明以来，其影响力正逐步扩大，以至于ARM也亲自“下场”开撕。 RISC-V，RISC-five，RISC的第五个版本 RISC-V要从2010年说起，当时加州大学伯克利分校的一个研究团队准备启动一个新项目，为新项目选架构的时候研究团队看到了Arm、MIPS、SPARC和x86等，但这些指令集不仅越来越复杂，还有很多IP法律问题。所以伯克利研究团队临时组建一个四人小组，开展了一个3个月的暑期小项目设计新的指令集，目标是新的指令集能满足从微控制器到超级计算机等各种尺寸的处理器。具体地说，RISC-V指令集架构简单、完全开源并且免费，将基准指令和扩展指令分开，可以通过扩展指令做定制化的模块和扩展。 RISC-V从2010年开始到2014年才正式发布第一版用户手册，中间经历了4年。还有一点不容忽视，在RISC-V指令集架构之前，伯克利分校已经有了四代RISC指令集架构的设计经验，第一代RISC指令集早在1981年就已经出现，因此指令集的开发简单与否并不是那么容易得出结论 从2015年非盈利性组织RISC-V基金会（RISC-V Foundation）成立，两年内已经有150多个单位加入，包括谷歌、华为、英伟达、高通、麻省理工学院、普林顿大学、印度理工学院、中科院计算所等。 RISC-V指令集的开源给了全世界的厂商一个发展物联网市场好机会，也能在一定程度上实现中国芯的自主程度，在政策、企业、研究所的共同推动下，RISC-V正在迅速壮大，所以Arm感受到压力并不让人意外，但物联网市场足够大，无论是Arm还是RISC-V都能发挥其重要价值。只是在渴求中国芯的中国，RISC-V能发挥的作用让人期待 RISC-V指令集从技术层面来讲已经比较成熟了，相比X86和Arm，它没有历史包袱，是一个非常精简漂亮的系统架构。简单来说，RISC-V指令集基本分为四类：以开源指令集体系结构(ISA)为代表的核心指令集、ISA中的可选择指令集、用户指令(Customer Instruction)和系统指令(也被称作“特权指令”)，支持包括图形引擎、机器学习和人工智能、网络、存储、安全性、嵌入式和通用型处理器在内的多种应用程序。接下来，随着RISC-V生态系统的不断扩大，其开发工具、FGPA软核、IP和设计服务也会不断增多，还将支持更多操作系统。 目前，有很多企业和初创企业把RISC-V指令集运用在创新的行业应用中，也有学术机构和政府资助项目把RISC-V指令集应用到其它有趣的领域。在我看来，主要会集中在以下四大领域： 物联网。物联网属于高度碎片化的市场，但它对软硬件生态系统的要求不像手机、PC和服务器芯片那么高。而且不同于当下最流行的Arm架构，一些中小型公司完全可以从实际应用出发向RISC-V指令集中添加新的指令，但这对Arm 来说就很难。 RISC-V控制器。以西部数据、英伟达最具代表性，他们会在自己的产品中内嵌一个RISC-V CPU来降低成本和功耗，提高安全性和灵活性。 数据中心。主要用于加速、深度学习，更强调对应用场景的定制化设计。 增量市场。以智能音箱、智能家居产品最具代表性，这一类应用更强调“边缘计算”能力，对灵活性要求高，遇到市场和技术变化要求能够及时做出调整。 RISC-V指令集目前对于手机、PC和刀片式服务器市场来说还是远远不够成熟的，它更适合碎片化市场。从创始人Patterson和Hennessy最近发表的文章来看，他们认为CPU已经演进到加速处理单元(Accelerated Processing Unit, APU)阶段，用户需要根据不同的应用来设计不同的系统架构，从这个角度来看，RISC-V无疑是非常优秀的指令集架构。 过去Arm为了防止碎片化，严格禁止用户修改指令集，这在一定程度上成就了Arm。但在IoT时代，RISC-V的支持者认为需求越差异化，开源工具越流行，指令集碎片化所带来的影响就越小；而反对者则认为指令集开源，大大降低了准入门槛，很容易造成碎片化和分裂。目前为止，很严重的碎片化问题还没有发生，但随着产业和技术的进一步发展，这种可能性是不能被排除的。因此这给RISC-V基金会带来了挑战，既要尽可能的让RISC-V顺利、灵活的发展，同时还要防止碎片化 MIPS也开放 位于硅谷的Wave Computing于2018年12月17日宣布将开放MIPS，使其变为开放源代码，包括MIPS指令集架构(ISA)和MIPS最新核心R6，预计会在2019年第一季开放。 任何对MIPS未来的预测都必须考虑中国因素。在中国企业和组织纷纷加入RISC-V之前的很长一段时间里，中国都将MIPS当成心肝宝贝。中科院运算技术研究所(ICT)主导开发的几代龙芯(Godson)芯片都是基于MIPS架构，且中国政府透过龙芯超级运算项目也对MIPS一直保持高度的重视。 虽然目前中国大多数无晶圆厂(Fabless)芯片公司都专注于属于Arm阵营的智能手机领域，但神州龙芯、珠海炬芯和北京君正仍在使用MIPS。Swift对中国的大多数MIPS设计公司非常熟悉，“因为我与他们合作过，”他告诉我们。鉴于中国对RISC-V的兴趣如此高涨，Swift认为MIPS的开放举措“在中国恰逢其时”。 趋势 随着PC的大规模普及，X86芯片大获全胜。而之后的移动互联网时代，也造就了ARM芯片的主导地位。作为后起之秀，开源架构RISC-V也在寻找能够承载其爆发的技术变革。从目前来看，物联网、人工智能等新兴技术很有希望。 千万量级的PC时代造就了WinTel联盟，10亿量级的Mobile时代造就了Arm/Android联盟。到了千亿量级的AIoT时代，会造就什么样的联盟呢？RISC-V+Linux有希望吗? 上世纪90年代，微软的Window’95横空出世，背后有英特尔的x86系列CPU驱动，横扫PC市场。微软的霸主地位造就了世界首富自不必说，英特尔CPU也几乎独霸市场 进入移动互联网时代，智能手机成了主战场。虽然iPhone一枝独秀，众多安卓手机厂商紧紧跟随其后，但从OS的角度来看，Android无疑是最大的赢家。从2009年到2018年，iOS的市场占有率始终保持在15%左右，而Android则从2009年的8%，增长到现今的85%。单从技术和用户体验来说，Android也许赶不上iOS，但开放的模式造就了Android。再看Android的硬件搭档Arm，一个不卖芯片只卖微处理器内核IP的小公司却最有话语权。其制胜法宝是什么？以开放的心态构建一个生态圈，授权内核IP给芯片厂商，让他们去竞争，为自己开拓市场。就像Windows Phone敌不过Android一样，英特尔的移动CPU也敌不过Arm。 PC、Mobile和AIoT时代会分别造就不同的联盟霸主，从芯片到内核IP，再到ISA，硬件的核心在逐渐下沉。在已经来临的AIoT时代，RISC-V+Linux能否成为新的联盟霸主，还要看参与者如何玩法 一家销售RISC-V IP的公司CEO说，Arm的好日子可能已经屈指可数了。他断言Arm现有的商业模式不会维持五年。 最重要的是，与开放架构相比，Arm架构及模式的灵活性有限。在现今的成本和上市时间压力下，没有人愿意花费数月时间谈判授权条款。