RISC-V引起業界新的關注,應該是今年三星半導體(Samsung)在其Exynos 8890處理器中(Galaxy S7使用的處理器),首次採用的自主CPU核心M1,被指是基於開放原始碼的RISC-V指令集架構(而不是其旗艦機長期所用的ARMv6-M/ARMv8-M)。

從市場策略上來看,三星已從之前依賴ARM核心授權轉為完全自主設計。

與三星將RISC-V用於手機處理器所不同的是,更多從業者對此的關注,是想將RISC-V應用在物聯網、大資料等領域。

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近期將量產的RISC-V處理器,還包括法國GreenWaves Technologies的IoT處理器GAP8,這是來自高效開發的RISC-V開放原始碼硬體PULP核心技術轉移。據了解GAP8可實現比ARM Cortex-M0到Cortex-M7等核心更高兩倍的能源效率。

另外一個被業界認為是仍然處於襁褓期的開放原始碼硬體的一個里程碑是:SiFive(由RISC-V 處理器架構的發明者在2015年創辦)的Freedom E310已經下線(Tape-out)了!運行SoC的Arduino board 賣59美元,而且RTL代碼全部是開放原始碼。

在同一時間點,美高森美(Microsemi)前不久也推出了RISC-V IP,作為已經有了基於ARM的SoC FPGA的公司,其SoC FPGA行銷總監Ted Marena認為, ARM基礎結構還是具有某些侷限性。例如,RISC-V可讓不同的硬體平台具有完全的可攜性。

他並指出,客戶希望能夠在我們的FPGA元件內進行設計,如果產品量顯著增長,他們能夠將其轉移到ASIC中,但不必支付授權費;如果採用ARM核心,實現這種做法的難度大很多。

於是最初只是由加州大學伯克萊分校(University of California, Berkeley)開發用於電腦教學的RISC-V處理器架構,得到產業界的支持,上個月底,第5次RISC-V Workshop在Google舉行。參加人數為400人左右,來自全球各地,主要人員來自工業界。但也有多達20多個高校參加。

三星、AMD、Intel、Nvidia、 Marvell、Synopsys、高通、IBM都有參加這次Workshop。

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在中國大陸,可確認華為已經開始做相關產品的預言,中科院計算所包雲崗也有個團隊在做相關開發。另外,明年5月,workshop將會在上海交通大學舉行,並提供免費的編譯器和開放的ISA開發環境。

RISC-V的目標是完全開放的CPU設計:簡單、低功耗。面對這個崛起的新架構,Marena回答EDN記者的一些疑問:

問:ARM核心在物聯網領域有非常成熟的生態環境,除授權費,RISC-V還有什麼其他優點?

__Marena:__RISC-V可以用於IoT 應用,但是與ARM核心相比,RISC-V具有其他優點。例如,由於可以提供RISC-V IP原始程式碼,並且這種原始程式碼是開放的,因此客戶能夠全面檢查RTL,以確保最高的信任級別。

再者,與ARM相比,關心產品安全性的客戶將更能夠接受RISC-V。

使用美高森美FPGA元件實施方案的其他安全益處是RISC-V內核能夠從片上安全快閃記憶體啟動,這可確保沒有惡意軟體或隱匿程式被放入引導代碼中。其它處理器則不允許對RTL進行檢查。

問:系統廠商除了考慮成本,還會考慮設計難度,RISC-V是否會增加系統工程師的設計難度?

__Marena:__雖然ARM生態系統比RISC-V更完整,但現實是,對工程師來說,最重要的是軟體工具鏈。

為了應對這一問題,美高森美推出Libero開發環境中的RISC-V RV32IM IP核心,使工程師能夠為其設計配備必要的外設。此外,我們提供SoftConsole IDE,因而軟體工程師能夠對其C或C++代碼進行編譯和除錯。 (編按:開放原始碼有一個好處是可以與開放原始碼社群的資源結合,使用者不用等拿到晶片再開始軟體發展,因為晶片內部功能的規格定義完全透明。)

問:RISC-V目前得到了哪些代工廠的驗證?

__Marena:__目前有幾家公司正在構建專用的RISC-V處理器晶片。不過,由於設計這種晶片的每家公司都擁有IP(正如美高森美針對FPGA開發RISC-V IP核心一樣),所以是哪一家晶圓廠並不重要。 (編按:前文中所提到的GreenWaves量產的GAP8處理器,採用台積電55nm 55LP製程。)

問:我們看到三星等一些大廠商也開始使用RISC-V,您怎麼看待RISC-V的商業化發展藍圖?

__Marena:__美高森美是首家提供RISC-V IP核心的FPGA公司,但我們相信,由於RISC-V的優勢非常明顯,這個市場將會顯著增長,業界將會廣泛採用RISC-V。

設計人員可以將設計自由地從FPGA移植到ASIC,而無需支付授權金是其中的一項優勢;而另一項優勢是開放原始RTL。此外,工程人員還可以針對其特定應用協作、修改和改編RISC-V內核,充分發揮全新的創新水準。

為何已有OpenPower和OpenRISC還要RISC-V?

因為IoT市場!

有人認為在中國,更加應該緊跟RISC-V。原因很簡單:因為我們沒有選擇。——或者,至少要做做樣子,嚇嚇ARM啊!

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但業界也有不同聲音,有人認為,現在業界對RISC-V其實沒需求,ARM核心也不貴,有支援有測試,還有後端和製程流程的支持。也有人指出,開放原始碼核心省了一點IP的錢,下線出來有問題誰擔責任?更有人說,ARM v0核心費用現在基本上也算是免費贈送,RISC-V處境堪憂啊…

回想十幾年前開放原始碼軟體發展的初期階段,對於新興的RISC-V挑戰Intel x86和ARM對市場的統治,會有怎樣的結局?您是怎麼看的呢?若您有RISC-V的開發體驗,歡迎交流。