RISC-V架構(gòu)
關(guān)注創(chuàng)建者：naitang9331 創(chuàng)建時間：2018-11-05
RISC-V架構(gòu)的實例教程
5月18日，平頭哥發(fā)布旗下玄鐵系列新款處理器—玄鐵907，該處理器對開源RISC-V架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，兼顧高性能及低功耗特點，可應(yīng)用于MPU（微處理器）、智能語音、導(dǎo)航定位、存儲控制等領(lǐng)域，據(jù)透露，該處理器已向多家企業(yè)授權(quán)。
和傳統(tǒng)芯片架構(gòu)不同，開源RISC-V解決了傳統(tǒng)IP授權(quán)模式下芯片設(shè)計成本高昂、靈活性差的問題，得益于此，RISC-V已迅速成為芯片產(chǎn)業(yè)鏈的主流選擇。作為最早布局RISC-V技術(shù)的企業(yè)之一，平頭哥的玄鐵系列產(chǎn)品線全面覆蓋高性能及低功耗等場景。
此前，平頭哥已推出基于RISC-V架構(gòu)的玄鐵902、906及910等多款產(chǎn)品，此次發(fā)布的玄鐵907是一款兼具高性能和低功耗特點的處理器。據(jù)悉，玄鐵907對開源RISC-V架構(gòu)進(jìn)行了擴(kuò)展增強(qiáng)，采用5級流水線設(shè)計，最高工作頻率超過1GHz，單位性能可達(dá)3.8 Coremark/MHz；該處理器還首次實現(xiàn)了RISC-V 最新的DSP指令標(biāo)準(zhǔn)，擁有出色的計算能效，適用于存儲、工業(yè)控制等對計算性能要求較高的實時計算場景。
平頭哥玄鐵907架構(gòu)圖
平頭哥副總裁孟建熠表示：“RISC-V架構(gòu)芯片在AIoT場景的優(yōu)勢逐漸顯露，平頭哥希望通過技術(shù)及產(chǎn)品的創(chuàng)新推動RISC-V生態(tài)的發(fā)展，進(jìn)一步降低企業(yè)設(shè)計芯片的門檻。”
目前，平頭哥旗下玄鐵系列處理器出貨量已超20億，包括全志科技、卓勝微電子、中科藍(lán)汛等200多家企業(yè)都在采用玄鐵系列處理器設(shè)計芯片；2019年，平頭哥發(fā)布的玄鐵910實現(xiàn)了性能的突破，可應(yīng)用于5G、人工智能以及自動駕駛等高性能場景。
展開 也正是基于此，今天的開源架構(gòu)RISC-V則顯得前景非常樂觀。
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開源架構(gòu)RISC-V何時到來？
自2010年誕生以來，RISC-V架構(gòu)經(jīng)過了多次完善與迭代，隨著SiFive等公司在全球范圍內(nèi)大力推廣，RISC-V已經(jīng)漸成氣候，并于2015年成立了RISC-V基金會。目前，已有全球100多家公司加入，并且會員數(shù)量在持續(xù)高速增長。包括IBM、英偉達(dá)、NXP、谷歌、高通等全球科技巨頭都加入其中。
而在商業(yè)化方面，中國顯然已經(jīng)走在了前列，這一點在文章開頭部分已經(jīng)詳細(xì)介紹。對此，Krste Asanovic教授則認(rèn)為，開源架構(gòu)RISC-V仍處于摸索階段，雖然全球最主流的芯片設(shè)計公司都參與其中，并且中國也有超過200家企業(yè)加入進(jìn)來，但是RISC-V仍面臨著很多挑戰(zhàn)。
對于后來者而言，想要打破傳統(tǒng)芯片架構(gòu)的壟斷，首先就需要解決軟件和生態(tài)的難題，這也是橫亙在RISC-V架構(gòu)面前的核心問題，而要解決這一問題離不開產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力。對于企業(yè)而言，采用全新的RISC-V架構(gòu)也面臨著保持ISA一致性的挑戰(zhàn)。作為一個開源的架構(gòu)，RISC-V將會面臨碎片化的風(fēng)險，RISC-V基金會的成立就是為了避免這種風(fēng)險。但關(guān)鍵是信賴程度的建立還需要時間，產(chǎn)業(yè)鏈也需要達(dá)成共識。
對此，Krste Asanovic教授也表示：“我們還有很多工作要做。雖然說越來越多企業(yè)開始關(guān)注并嘗試RISC-V架構(gòu)，采用該架構(gòu)的相關(guān)產(chǎn)品也將很快推出市場，但是想要真正意義上走向成熟，還有很長的路要走。對于SiFive公司而言，我們也將與產(chǎn)業(yè)鏈伙伴一起，持續(xù)推進(jìn)RISC-V架構(gòu)的發(fā)展。”
展開 雖然Fugaku在2022年6月的Top500榜單中被基于x86的Frontier系統(tǒng)取代，但它仍然位居第2位，并表明ARM將成為x86的重要競爭對手，也許會讓RISC成為高性能機(jī)器的主導(dǎo)CPU架構(gòu)。RISC CPU架構(gòu)比CISC架構(gòu)更易于實現(xiàn)，需要更小的硅面積，并降低功耗。與CISC架構(gòu)相比，這可以增加CPU時鐘頻率和模具上更多的內(nèi)核，從而提高性能。
雖然領(lǐng)先的SPARC、MIPS和Alpha RISC架構(gòu)已經(jīng)倒在一邊，使ARM成為x86的主要RISC挑戰(zhàn)者，但它并不是唯一獲得牽引力的RISC架構(gòu)。來自加州大學(xué)伯克利分校的RISC-V是伯克利RISC CPU架構(gòu)系列的第五個版本，目前正在引起大量關(guān)注。人們普遍認(rèn)為，這種興趣是由于RISC-V指令集架構(gòu)（ISA）是開源的，允許其不受約束地使用。然而，其他CPU架構(gòu)也是開源的，例如SPARC（OpenSPARC [4]）。
RISC-V的關(guān)鍵區(qū)別在于其ISA是模塊化的。目前有五個已批準(zhǔn)的基ISA：RVM0（弱內(nèi)存排序）、RV32I（基32位整數(shù)）、RV32E（只有16個寄存器的基32位基）、RV64I（基64位整數(shù)）和RV64E（只有16個寄存器的基64位整數(shù)）。如圖2所示，還定義了一些ISA擴(kuò)展[5]，包括支持單精度和雙精度浮點（分別為“F”和“D”），壓縮指令（“C”）和矢量指令（“V”），使CPU設(shè)計人員能夠選擇基本ISA和擴(kuò)展，以提供滿足其需求的特定功能。例如，RV32E基礎(chǔ)ISA只支持16個寄存器，而不是32個寄存器，通過相應(yīng)的功率降低，節(jié)省了大約25%的核心硅面積[6]。這對于需要非常低功耗的電池供電的嵌入式或邊緣設(shè)備是有益的。由于這些是單獨(dú)的擴(kuò)展，GCC和LLVM/Clang等編譯器提供了根據(jù)需要選擇這些擴(kuò)展的任意組合的選項。
展開 新思科技芯課程全新RISC-V系列即將推出，本次課程內(nèi)容共4講，首場【從微架構(gòu)到系統(tǒng)：基于新思科技RISC-V驗證方案構(gòu)建高效可靠的RISC-V 驗證閉環(huán)】將于5月15日上線，深度剖析RISC-V在現(xiàn)代SoC設(shè)計中的核心驗證難點及挑戰(zhàn)，并重點介紹新思科技RISC-V相關(guān)的動態(tài)驗證方案，通過將STING的高效激勵生成能力與ImperasDV的精準(zhǔn)檢查能力與新思科技的VCS、Verdi深度融合，展示如何構(gòu)建一個涵蓋“激勵生成- 高速仿真- 深度調(diào)試-覆蓋率收斂”的仿真驗證方案。歡迎了解并預(yù)約更多系列課程：
1. 5/15: 從微架構(gòu)到系統(tǒng)：基于新思科技RISC-V驗證方案構(gòu)建高效可靠的RISC-V 驗證閉環(huán)
2. 5/22: 形式驗證為RISC-V內(nèi)核保駕護(hù)航
3. 5/29: ZeBu高性能Emulator 助力RISC-V高效驗證
4. 6/5: FC QIK & AI FUSION：高效賦能RISC-V后端實現(xiàn)
講師簡介：
范宇杰 | 新思科技資深應(yīng)用工程師
擁有多年SOC與CPU驗證經(jīng)驗，近年來專注于RISC-V生態(tài)系統(tǒng)及新思科技RISC-V及CPU相關(guān)驗證方案的推廣與支持。
課程時間：
2026.05.15（周五），14:00-15:00
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展開 如果此次英特爾成功收購SiFive，則等于是正式加入到了RISC-V陣營，并成功在該技術(shù)領(lǐng)域獲得領(lǐng)先優(yōu)勢。不僅有助于英特爾擴(kuò)大IP產(chǎn)品組合，增強(qiáng)在物聯(lián)網(wǎng)及嵌入式市場的影響力，同時也將使得英特爾有機(jī)會借助RISC-V重回移動市場，即使RISC-V未來成功進(jìn)入PC及服務(wù)器市場，英特爾也能立于不敗之地。
當(dāng)然也有可能SiFive不賣，選擇繼續(xù)獨(dú)立發(fā)展，畢竟這個市場和技術(shù)正在冉冉升起，未來的價格將不僅僅是20億美元。如果是這樣，英特爾有可能進(jìn)一步追加投資。不管賣不賣，這一輪傳言已經(jīng)釋放出很多信息，至少RISC-V的發(fā)展，已經(jīng)到了讓巨頭們不得不正視此股力量的時候了。
對英特爾來說，這也是對ARM展開反擊的一個機(jī)會，過往英特爾在移動芯片發(fā)展失利，x86架構(gòu)的耗能問題一直難以解決，而在移動市場敗給了ARM架構(gòu)，目前ARM架構(gòu)在手機(jī)領(lǐng)域已擁有超過9成的市場占有率率，RISC-V架構(gòu)可說是一個再次挑戰(zhàn)的好機(jī)會。
RISC-V技術(shù)長希默斯坦（Mark Himelstein）曾指出，RISC-V在開放性、簡易性、可模塊化、可拓展性等多個面向上，比起有著數(shù)十年歷史的傳統(tǒng)架構(gòu)都具有優(yōu)勢，這些傳統(tǒng)架構(gòu)并非為當(dāng)今尖端的運(yùn)算技術(shù)所設(shè)計。
雖然現(xiàn)在RISC-V在半導(dǎo)體領(lǐng)域仍然規(guī)模不大，但研究公司Semico Research預(yù)期，2025年時市場需求將達(dá)到超過624億個RISC-V架構(gòu)處理器，年復(fù)合成長率達(dá)到146%，5G及智能汽車將是成長最快的兩大領(lǐng)域。
今年3月，英特爾新任CEO基辛格提出了IDM 2.0戰(zhàn)略，宣布重回晶圓代工市場，并投資200億美元建造兩座晶圓廠，發(fā)力晶圓代工業(yè)務(wù)。
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RISC-V架構(gòu)的最新內(nèi)容
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AI 浪潮下，嵌入式開發(fā)正陷入“工具混戰(zhàn)”：ARM 架構(gòu)用 Keil、RISC-V 架構(gòu)用 Eclipse， AI 功能還要手動拼腳本，調(diào)試多核系統(tǒng)時需開著三四個 IDE 來回切換…… 作為在工業(yè)嵌入式領(lǐng)域深耕 10 年的團(tuán)隊，我們曾和眾多開發(fā)者一樣困惑：有沒有一款能搞定所有架構(gòu)、還能安全駕馭 AI 的 IDE？
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AI 浪潮下，嵌入式開發(fā)正陷入“工具混戰(zhàn)”：ARM 架構(gòu)用 Keil、RISC-V 架構(gòu)用 Eclipse， AI 功能還要手動拼腳本，調(diào)試多核系統(tǒng)時需開著三四個 IDE 來回切換…… 作為在工業(yè)嵌入式領(lǐng)域深耕 10 年的團(tuán)隊，我們曾和眾多開發(fā)者一樣困惑：有沒有一款能搞定所有架構(gòu)、還能安全駕馭 AI 的 IDE？
集成電路展區(qū)重點展示AI芯片、存儲芯片、模擬/射頻/電源管理芯片等關(guān)鍵產(chǎn)品，并突出RISC-V架構(gòu)與開源鴻蒙（OpenHarmony）生態(tài)的協(xié)同創(chuàng)新，彰顯產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的決心與突破。聯(lián)發(fā)科技、西安電子科技大學(xué)展團(tuán)、華力、矽謙半導(dǎo)體、攀特電陶、金升陽、鑫灃尚、正皓電子，科圳電子等企業(yè)將集中亮相，全面呈現(xiàn)集成電路領(lǐng)域從設(shè)計到應(yīng)用的最新成果與創(chuàng)新實力。
2025年，LSecSoft更新了該工具的最新版本，加入了對RISC-V架構(gòu)項目的支持，同時也對Apache License 2.0、GPL v3、BSD 3-Clause等主流許可證的處理能力進(jìn)一步優(yōu)化。
三、項目架構(gòu)解析：如何高效管理許可
在使用OSCT之前，我曾嘗試過一些開源工具，如Dependabot或Licensee，但它們在處理大規(guī)模項目時顯得力不從心。
**RISC-V RV32IMAC 內(nèi)核**：采用 RISC-V 架構(gòu)的 RV32IMAC 內(nèi)核為芯片提供了強(qiáng)大的處理能力。RISC-V 是一種開源的指令集架構(gòu)，具有簡潔、模塊化和可擴(kuò)展性等優(yōu)點。RV32IMAC 是其中的一種配置，它支持整數(shù)和乘法/除法操作，并且具有較高的 CoreMark/MHz 性能，這保證了芯片在處理復(fù)雜任務(wù)時的效率。
5.
今天，五家芯片巨頭聯(lián)合投資一家公司開發(fā)基于該標(biāo)準(zhǔn)的參考架構(gòu)后，RISC-V開放指令集架構(gòu)得到了提振。
正在開發(fā)芯片架構(gòu)的RISC-V International更多地談?wù)撚布浖趦?yōu)先級上遙遙領(lǐng)先。
來自加州大學(xué)伯克利分校的RISC-V是伯克利RISC CPU架構(gòu)系列的第五個版本，目前正在引起大量關(guān)注。人們普遍認(rèn)為，這種興趣是由于RISC-V指令集架構(gòu)（ISA）是開源的，允許其不受約束地使用。然而，其他CPU架構(gòu)也是開源的，例如SPARC（OpenSPARC [4]）。
RISC-V的關(guān)鍵區(qū)別在于其ISA是模塊化的。
