RISC-V要发展,不是芯片起主导作用,而是生态系统

2019-04-21 18:35:33 来源:EEFOCUS
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开源架构RISVC-V无疑给国内的半导体产业打了一针鸡血,让国内半导体厂商看到了摆脱X86和ARM架构束缚的希望。中国RISC-V产业联盟也在去年9月份成立,上海芯原、芯来科技、上海赛昉科技(SiFive China)、杭州中天微、北京君正、兆易创新等公司纷纷加入,共同推进RISC-V产业生态建设。

 

去年,杭州中天微已经推出支持RISC-V第三代指令系统架构处理器CK902,松果电子以中天微 RISC-V CPU 处理器为基础平台,提供SoC 智能硬件产品;近期,物奇微电子发布了三个通用RISC-V CPU主控,运算能力高至1000DMIPS。凭借RISC-V架构,国内厂商是否能够快速发展?昨天嵌入式联谊会在北京航空航天大学召开就这一主题进行了讨论。

 


嵌入式联谊会秘书长何小庆

 

清华大学将RISC-V引入课堂教学
清华大学计算机副教授陈渝博士就高校面临的教学问题进行了分析,RISC-V和软件有很大相关性。操作系统是重要的系统软件,可以用于硬件管理控制,从而给上层应用提供服务,因此在高校中,操作系统课程是专业基础课程,在大三学习专业课程之前,学生必须学习数据结构、算法等课程,一般学生使用C++、JAVA比较多,而计算机组成原理和CPU设计与实现相关,目前绝大部分学校在用MIPS架构、X86架构,还有少数用ARM架构做课程;编译原理可以指导高级语言转换成机器语言。他在教学中遇到的问题是:让学生会使用并设计操作系统,有的学校是了解操作系统提供的功能,还有学校面向嵌入式系统做嵌入式开发,清华的学生需要用一种高级语言在一种CPU上设计和实现一种操作系统,因此学生需要对硬件和底层语言熟悉才能完成,我们尝试过很多选择,比如:Nachos容易上手但是学生没有硬件的感觉;用XV6,Linux难度太大,对于本科生很难深入理解。在2017年开始用RISC-V,用比较新的技术做教学改进。实践证明,简单的OS在简单的硬件上实现,学生更容易理解。

 


基于RISC-V的操作系统课程实验 清华大学计算机副教授 陈渝博士

 

为什么选择RISC-V?第一,因为RISC-V是开源,学生能够拿到所有信息,可以更清楚地理解底层设计,X86和ARM都不开源,因此很难了解到细节。而且RISC-V来源于学校,在教学中进行了长期探索,其基本集合适合学生学习CPU,并做系统软件分析设计和理解;第二,现在操作系统内核都是基于C语言编写,经过几十年的发展,Linux、Windows都采用了C语言,确实很灵活,问题是太庞大会带来安全隐患,因此我们思考用新的语言来写OS,其实不止清华在做,国外MIT、斯坦福也在尝试其它语言,新语言可以发现早期语言存在的问题,在安全性、便捷性做出改进,代替C和C++,让学生接触到更新的知识。

 

RISC-V是MIPS的升级,可以用于教学。随着技术的发展,我们看到MIPS和X86的不足,RISC-V提出更符合现代需求的软件,可以更好地设计CPU架构,RISC-V保持基本集合稳定不变,提供很多接口,实现更多功能。

 

学生读懂别人的程序后可以写出16位CPU,现在已经有学生通过Verilog开发CPU设计,这对教学带来更好的机会,从语言角度在编译,基于RISC-V教学运行在RISC-V之上。好处是,学生针对需求选择合适的架构做开发;从32位移植到64位CPU速度非常快,软件一致性很好,支持更大的地址空间。

 

芯来科技:另辟蹊径选择IP设计,服务国内芯片公司
AIoT时代的到来,让嵌入式焕发新的生命力,嵌入式开发场景极大涌现。未来AIoT的特点是,以前基于通用MCU实现,现在差异化越来越高,摩尔定律走到尽头,互联网公司都在用深入软硬件结合推出差异化产品,未来嵌入式产品会APP化,以应用为中心,实现差异化和成本优势,当前智能化算法越来越复杂,需要强大的设备,需要深入的软硬件协同。

 

嵌入式开发有很多年的历史,传统的嵌入式开发的痛点是,传统处理器指令集架构的封闭性,束缚了创新和发展。RISC-V满足两个趋势:第一,开放化的趋势,RISC-V的目标是成为一种由基金会维护的开放通用指令集架构,因为其开放性得到了诸多大型公司和社区的支持,因此生态发展迅速,当生态建设不是由一家公司而是由全行业推动时,其速度远远高于由单一商业公司推动,成本会被均摊;第二,平民化的趋势,技术上用后发优势,所以简介、模块化、可扩展。满足AIoT万亿级市场的差异化需求。

 


芯来科技创始人著名RISC-V技术推广者胡振波

 

为了推动RISC-V的发展,著名RISC-V技术推广者胡振波创立了芯来科技,专注RISC-V处理器研发,为了客户提供处理器IP和相关解决方案,目前已经发布面向AIoT的超低功耗产品线,正在研发面向边缘计算的,带矢量加速的更高性能产品线。

 

胡振波有超过8年的CPU以及超过10年的ASIC设计与验证经验,历任Marvell CPU高级设计工程师,Synopsys ARC系列处理器内核研发经理等职务,有着近20年的行业积累,如果选择做芯片更顺理成章,但是芯来科技却选择基于RISC-V做IP,让笔者有些不解,因为在大部分投资人来看,做芯片比做IP更容易让企业实现正向盈利,胡振波的选择似乎没有充分发挥多年积累的优势。

 

他的解释是,“国内现在已经有近2000家芯片公司,如果我们选择做芯片,只是众多芯片公司中的2000分之一,现在基本是国外公司SiFive在做基于RISC-V架构的IP,国内公司对底层技术掌握的很少,本土的公司能做IP的也很少,如果没有人来做IP,就会变成从ARM垄断的ARM架构市场转为SiFive垄断的RISC-V架构的市场,我们放弃做芯片,专注做IP,服务国内其它商业公司。虽然芯来科技从创立到现在只有半年的时间,我们开发的IP已经导入国内很多龙头公司的产品中,这样做最终为本土产业带来更大的帮助,这种选择大于我们做芯片的意义。我们选择了看似不是被人理解的方向,是为了更好帮助本土IC产业发展,算是间接实现个人的自我价值。”

 

软件和生态系统对RISC-V技术的发展起决定作用
从ARM架构的发展历程来看,通过社区建设增强用户认知度,打造成熟的生态系统是其取得成功的关键因素。但是对于RISC-V来说,生态系统建设还远远落后于ARM,目前国内很多芯片厂商在基于RISC-V架构研发芯片,但是恩智浦公司系统总监王朋朋认为,“RISC-V不是芯片的事情,是软件和生态系统的事情。产业界当前要做的是要推动生态系统的深度发展,特别是在软件方面,我们非常看重做操作系统,因为这是RISC-V目前非常欠缺的地方,恩智浦公司的RISC-V技术目前是软件部门在推动,而不是芯片部门。”

 

王朋朋强调,“我们要首先促进生态系统的发展,把市场烘托起来,然后再推出芯片,这对半导体公司比较容易。我们是RISC-V联盟的白金会员,要从教育开始,基于软件和工具,站在技术发展的最前沿,我们希望RISC-V技术不只是爱好者在做,全产业都参与进来,最终希望我们是受益者。”

 


恩智浦研发的基于RISC-V芯片的开发板

 

为了推动RISC-V技术的发展,RISC-V联盟打造了两个非营利性网站www.open-isa.org和ww.open-isa.cn,预计在今年5月上线,关于如何使用RISC-V开发板,相关软件和技术文档都可以在社区中讨论。恩智浦为了推动RISC-V技术普及研发了芯片并推出了两款开发板,其中VEGAboard用于全球范围,织女星开发板专门为中国市场的应用进行了优化,可以在网站上免费申请。其中VEGAboard未来会收取成本费用,织女星开发板免费。

 

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作者简介
郭云云
郭云云

与非网副主编,网名:咖啡不解困。在电子产业圈混迹8载,喜欢听大咖讲产业故事,喜欢听牛人分析产业趋势,也喜欢发表自己的“正理邪说”,时刻保持对所见所得的思考。

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