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RISC-V——開源的CPU指令架構

2018-09-13
關鍵詞: RISC-V CPU 指令架構

  提到計算機,大家都會想到CPU,CPU是計算機的核心所在,用來計算和處理數據,CPU內置了很多指令,這些指令我們叫它指令集,指令集的設計采用了一定的架構模式。

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  指令架構模式有很多種,目前,全球主流的架構模式包括:CISC,復雜指令系統,每個指令可執行若干低階操作,比如從內存讀取、儲存和計算操作,全部集于單一指令之中,復雜指令集的特點是指令數目多而復雜,每條指令字長并不相等,計算機需要加以判斷,并付出性能的代價。CISC代表處理器有:CDC 6600、System/360、VAX、PDP-11、Motorola 68000、Intel、AMD、VIA(威盛)等。

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  RISC,精簡指令系統,它可以想像成是一家流水線工廠,對指令數目和尋址方式都做了精簡,使其實現更容易,指令并行執進程度更好,編譯器的效率更高。目前常見的精簡指令集微處理器包括DEC Alpha、ARC、ARM、AVR、MIPS、PA-RISC、Power Architecture(包括PowerPC、PowerXCell)和SPARC等。

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  RISC-V是RISC 5,它基于已建立的精簡指令集(RISC)原則的一個開源指令集架構。該項目2010年始于伯克利加利福尼亞大學,但許多貢獻者是該大學以外的志愿者和行業工作者。與大多數指令集相比,RISC-V指令集可以自由地用于任何目的,允許任何人設計、制造和銷售RISC-V芯片和軟件。雖然這不是第一個開源指令集,但它具有重要意義,因為其設計使其適用于現代計算設備(如倉庫規模云計算機、高端移動電話和微小嵌入式系統)。設計者考慮到了這些用途中的性能與功率效率。該指令集還具有眾多支持的軟件,這解決了新指令集通常的弱點。截至2017年5月,用戶空間的指令集版本為2.2,特權指令版本1.1。

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  RISC-V的軟件支持也越來越多,RISC-V在GitHub上的代碼也有不少,支持RISC-V的Linux核心也在4.15版本誕生,RISC-V模擬器、工具鏈也都已經開發出可用版本。

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  本周,西部數據公司(就是造硬盤的那家),宣布計劃生產10億枚基于RISC-V的處理器,用于硬盤控制器、AI芯片等。WD也是看上了RISC-V的開源特性,想必在WD的引領下,很多公司會很快跟進RISC-V開源架構處理器的研發和投用。

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  此外,國內也有不少公司和科研機構也圍繞RISC-V進行開發,甚至已經出了相應的開發板,除了看重RISC-V開源和低成本的特性外,RISC-V還具有安全性,因為安全的緣故,它內部沒有隱藏的黑匣子,對我國CPU設計開發具有一定借鑒和促進作用,期待早日能用上國產的RISC-V架構的處理器,打破Intel、ARM壟斷之局勢。


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