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2020-08-14 09:39阅读(70)

RISC-V架构能否有效挑战ARM和英特尔?:RISC-V架构短时间内无法挑战ARM,挑战英特尔更是不可能。无论是是从架构本身的优缺点,还是从架构生态来看,RISC-:-arm,

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RISC-V架构短时间内无法挑战ARM,挑战英特尔更是不可能。无论是是从架构本身的优缺点,还是从架构生态来看,RISC-V都还有很长的路要走。

1、RISC-V架构的发展和优势

RISC-V 指令是2010年,美国加州大学教授克里斯塔阿萨诺维奇(Krste Asanovic)带领的团队大约花了四年时间,设计和开发了一套完整的新的指令集,这是在RISC 基础上发展出来的指令集架构,V还代表了变化(variation)和向量(vectors)。

RISC-V架构本质上依然采用RISC指令集,这和ARM架构的指令集是一样的。当年ARM架构是因为英特尔CPU太贵才慢慢发展起来。而如今,各厂商又感受到ARM授权费太贵及英特尔完全“闭门不开”,RISC-V在世界范围内才逐渐步入发展热潮。

在中国,由于美国对华为、中兴等高科技公司的芯片打击。中国高度关注开源的RISC-V项目。相继成立了中国RISC-V产业联盟和中国开放指令生态系统(RISC-V)联盟。2019年5月才开始准备在中国深圳、成都、上海、杭州、北京5个城市的RISC-V进行路演,以推动RISC-V在中国的产业化。

RISC-V和ARM都是基于RISC指令,所以常规优点都差不多(下一节有介绍)。但RISC-V是免费开源的,而ARM是收费授权的。这一点,可以让基于RISC-V架构的芯片设计者会更多。但这需要时间积累,ARM花了几十年时间才有今天广泛采用ARM架构的CPU出来,RISC-V要想短时间内超过ARM完全没有可能。先得把RISC-V架构产业化,然后要有广泛的芯片厂家认可,市场认可才会有自己的良好生态。

2、ARM架构的发展和优势

ARM架构最早它起源于英国的Acorn计算机公司,该公司主要为赌博机生产微控制器,但却破天荒接到英国BBC的一个供货订单。它为了完成这个订单,找了当时市面上的主流的芯片公司包括摩托罗拉、英特尔。但是一个不满足,一个太贵。最终决定自己开发芯片。于是他们用RISC指令设计出了第一代ARM。

1990年,Acorm公司运和苹果合作成立了ARM公司。开始他们生产的芯片销售业绩并不是很好。于是,ARM决定改变策略,不再生产芯片,转而以授权的方式,将设计方案转让给其他公司,即“Partnership”开放模式。

也正因为这个模式,ARM公司非常专注于架构设计,它的架构越做越好。充分发挥出了自己的架构的优势:性能够用,功耗很低,体积很小,价格低廉。所以,ARM架构在嵌入式、消费电子领域应用非常广泛。当然这也得益于ARM专注于设计,而芯片设计留给了外面大量的厂家。使得ARM架构的生态在特定领域非常好。

3、英特尔的X86架构发展和优势

英特尔不用我介绍,大家都非常熟悉了。它的X86架构采用的是CISC指令集(复杂指令集)。从计算机发展之初就一直是为提高性能而服务的架构,RISC只不过是觉得CISC指令集很多指令用到频率不高,为了省钱精简而来的。确实在嵌入式和消费电子领域确实有很多优势(毕竟这些领域性能要求不高,功耗需要控制到位)。但是在需要高性能、不是特别在乎功耗的计算机领域,英特尔已经是公认的霸主。就连AMD也只能跟在后面分点汤喝。

英特尔的X86架构优势非常明显,主要体现在性能强劲,扩展能力非常强,兼容性非常好,软硬件生态已经非常完善。这些个优点不是一朝一夕能够达到的,就算英特尔自己也是花了近百年沉淀下来的。

作为新生RISC-V架构,连特定领域的ARM架构恐怕都得很长时间来迎头赶上。和英特尔比,那几乎是不可能的了。因为你的基础就是RISC,目标就是低功耗上性能够用就行。再加上软硬件生态沉淀。想超越英特尔还是洗洗睡吧,不知道要到猴年马月。

总结

综上所述,RISC-V基础是RISC,和ARM的基础是一样的,但是ARM架构生态已经很完善,RISC-V短时间无法超越ARM架构。至于基于CISC的X86架构,人家的高性能、高扩展、高兼容以及非常完善的软硬件生态。RISC-V想超越英特尔几乎不可能

我是数智风,用经验回答问题,欢迎关注评论。

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在短时间内,RISC-V架构还无法挑战ARM架构与X86架构。基于X86架构的英特尔以与AMD几乎占领了整个PC领域,ARM架构则是占领了几乎整个手机端的芯片,像华为的麒麟处理器、高通的骁龙处理、苹果的A系列处理器以及联发科都是基于ARM架构进行开发的。



但是ARM架构与X86架构属于闭源的,是西方国家开发,如果我们想要使用,需要交纳大量的授权费用。如果西方国家不让我们使用了,我们也就无法使用了。华为也是担心自己未来不能够继续使用ARM架构,所以直接将ARM-V8指令集的永久授权购买了过来,不受任何政治、经济等因素的影响。即使未来ARM不与华为进行合作了,华为依然可以使用ARM V8架构,并且可以在ARM V8架构的基础上进行修改。



除了ARM架构与X86架构,还有一个“潜力股”架构

RISC-V架构是一个基于精简指令集(RISC)原则的开源指令集架构(ISA),最重要的是这是一个开源的架构,任何国家、任何企业都可以免费使用,并且可以查看与修改源代码。RISC-V架构与ARM架构都是基于精简指令集(RISC),X86架构则是基于复杂指令集(CISC)。

尤其是近几年RISC-V架构炒得非常的火热,越来越多的国家重视RISC-V架构的发展,RISC-V架构更是被很多人称为半导体行业的Linux,因为它与Linux一样都是开源的。



RISC-V架构对于我们来说有何意义?

RISC-V架构象征着自主、可控、创新,这也是中国芯的“新机遇”,因为它是一个开源的架构,我们使用它并不需要交纳授权费用,并且也没有国家可以阻挡我们对它的使用。

RISC-V架构在我国发展的也特别好,因为在西方国家可能会受到ARM与X86架构的排挤,毕竟它也是ARM与X86的一个竞争对手,ARM与英特尔自然不想让它发展起来。而我国又没有自己的架构,所以我们就决定发展RISC-V架构。

在2018年10月份,中国 RISC-V 产业联盟正式成立。与此同时上海明确表示,支持 RISC-V 相关设计和开发的企业,这对于国内半导体产业推动 RISC-V 是非常大的突破和助力。目前中科院计算所、华为、阿里巴巴等在内的20多家企事业单位都加入了RISC-V基金。



笔者观点:

RISC-V架构现在的生态还不是很完善,与ARM、X86之间有着很大差距,在短时间内想要超越ARM、X86还是非常困难的。当然虽然越来越多企业的布局,RISC-V架构的发展潜力还是非常大的。

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想多了。

cpu 的核心是 指令集。

指令集就是一个功能模块。功能模块多了 就需要如何排列这些模块来提高效率。

就好像一个公司 有干活的。也有组织干活的。risc-v 路还很长。

很多人搞不懂以为原子弹CPU厉害。

其实不然。cpu 就像写一本书。因为别人一直在写。已经不是单一的难度了。想要超越几乎不可能。

intel amd arm 每代cpu 指令集在增加。

内部结构在优化。新的几乎不可能超越

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    在未来的物联网时代,RISC-V架构很可能会打败ARM和intel。RISC-V具有开源、免费、精简指令集等优势,在新兴的领域RISC-V与ARM、Intel处于同一起跑线上,在未来的物联网市场可能会分得一杯羹。



    CPU的指令集(ISA)

    首先,我们科普一下指令集。指令集,可以理解为CPU可移植性的“指令”集合,可以实现加减乘除的运算,以及接收外部输入、控制输出等。指令集是沟通软件和硬件的桥梁。


    目前,我们熟悉的intel和AMD采用了x86指令集,基本统治了PC市场;出现比较晚的ARM指令集则基本占领了移动端的大部分市场;家里的一些智能设备,可能采用了MIPS架构,我国的自主可控处理器龙芯同样采用了MIPS架构。



    RISC-V指令集

    开源

    RISC-V指令集最大的特点就是开源,并且是以BSD许可证方式发布,简单来说就是,任何公司和个人都可以在自己的产品中免费使用,而且修改之后也无需再开源。相比ARM来说,一个ARM指令集架构的许可证至少需要上千万美元,“架构授权”更是天文数字,只有有钱人才玩得起。


    构成

    RISC-V包含了一个非常小的基础指令集和一系列的可选扩展指令集,基础的指令集只有40条指令,通过一系列指令集的扩展,几乎可以用于任何一个领域的微处理器,比如云计算、存储、MCU、DSP处理器等。



    是否能挑战ARM和Intel?

    RISC-V和ARM之间的关系,让我们想起了Windows和Linux之争。当年,计算机主流设备是PC,windows当仁不让的成为主流的操作系统,linux则是小众极客的选择;随着时代推移,计算机设备潮流转向了移动端,如今又转向了云端数据中心高性能计算。


    目前的格局是,曾经的操作系统霸主windows在移动设备和高性能计算领域没有获得很多份额,一方面是因为windows专门为PC设计,核心代码复杂,不便于移植;另一方面,商业软件的闭源特性限定了其发展。相反,Linux完全不同,核心代码很轻,移植容易,而且是开源的,Linux已经成为云端数据中心高性能计算的主流操作系统,移动端的Android也是基于Linux内核开发的。



    未来,RISC-V、ARM、x86的格局也类似,在传统领域,比如手机领域,ARM依然是王者,RISC-V基本上没有机会,在PC处理器、服务器处理器领域,x86架构仍然是主流。然而,在新兴领域,RISC-V凭借开源等特性,很可能击败ARM,特别是物联网市场,对功耗和成本要求比较敏感。



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RISC-V架构短时间内很难挑战ARM和英特尔,未来还是有很大可能性的,比如当初谁能想象华为海思有挑战高通、苹果的能力呢?

在这之前,我们要明确的知道,我们到底在谈论什么?

RISC-V指的是RISC系列指令集的第五代产品,对应的是ARM指令集、英特尔的X86(含64位)指令集。下图是为了更好的帮助我们理解指令集。

指令集存储在CPU内部,引导CPU进行运算,并帮助CPU更高效运行,介于软件和底层硬件之间的一套程序指令合集。可以理解为是CPU的大脑。

CPU主要有两大指令集

  • 复杂指令集架构,包含X86。
  • 精简指令集架构,包含ARM、MIPS和RISC-V。

复杂指令集架构和精简指令集架构有什么区别呢?举个例子:命令一个人吃饭,那么我们应该怎么命令呢?

  • 直接对他下达“吃饭”的命令,
  • 或者命令他“先拿勺子,然后舀起一勺饭,然后张嘴,然后送到嘴里,最后咽下去”。

从这里可以看到,对于命令别人做事这样一件事情,不同的人有不同的理解。

  • 有人认为先给接受命令的人足够的训练,让他掌握各种复杂技能(在硬件中实现对应的复杂功能),那么以后就可以用非常简单的命令让他去做很复杂的事情——比如只要说一句“吃饭”,他就会吃饭。
  • 有人认为这样会让事情变得太复杂,毕竟接受命令的人要做的事情很复杂,如果你这时候想让他吃菜怎么办?难道继续训练他吃菜的方法?我们为什么不可以把事情分为许多非常基本的步骤,这样只需要接受命令的人懂得很少的基本技能,就可以完成同样的工作,无非是下达命令的人稍微累一点——比如现在我要他吃菜,只需要把刚刚吃饭命令里的“舀起一勺饭”改成“舀起一勺菜”,问题就解决了,多么简单。

这就是“复杂指令集”和“精简指令集”的逻辑区别。

X86、ARM、RSIC-V这三种架构的主要应用方向:

X86:传统PC市场的主流,善于处理大数据,IP掌握在英特尔和AMD手中;

ARM:移动(手机)市场,处理快数据为主,目前也使用在便携笔记本中,IP大部分掌握在ARM公司;

RISC-V:当需要同时兼顾数据传输速度与传输量时,X86、ARM架构的胜任能力有限,RISC-C表现出了较强的优势。

RISC-V的优势

RISC-V是全面开源免费的,允许任何用户自由修改、扩展,而ARM需要支付高昂的IP费用才可以使用。

RISC-V最大的特性在于“精简”,X86和ARM的架构篇幅动辄几百数千页,RISC-V的规范文档仅有145页,且“特权架构文档”的篇幅也仅有91页。RISC-V的基本指令数目仅40多条,加上其他的模块化扩展指令,总共也只有几十条指令。

RISC-V将不同的部分以模块化的方式组织在一起,并试图通过统一的架构来满足各种不同的应用场景,这种模块化是X86和ARM架构所不具备的。

RISC-V也可用于手机、服务器,但它的优势在于即将登场的物联网时代

RISC-V作为新兴架构,以其精简的体量,或许在未来的IOT领域中能取得绝对的优势。IOT领域对AI芯片既要求高计算能力,又要求低延迟,同时芯片的成本要低。RISC-V就是站在未来的这个风口上,但能不能飞得起来还是一个未知数。

RISC-V也并不是没有对手,MIPS也属于精简指令集架构,它们有很多的相似的地方。另外英特尔、ARM、AMD等巨头都已经看到了下一场的盛宴是物联网,都已经纷纷提前布局物联网。又有谁能预测到未来会不会半路再杀出个程咬金来呢?


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结论是不能,至少短时间内看不到希望,现在做芯片不仅仅是芯片本身,还要考虑生态!

一、RISC-V的优劣势

关于RISC-V这几年非常火,原因在于它一个开源免费的架构,而像ARM是要收费的,并且不便宜,而X86基本不对外授权。

所以众多的厂商选择研究它,使用它,一方面是为了所谓的自主可控,不被别人卡脖子,另外自然也有经济考量,这些是RISC-V的优势。



但RISC其实是精简指令集产品,在设计之初,只不过是觉得CISC指令集很多指令用到频率不高,为了省钱、提高效率,所以进行精简而来的。

这就导致了RISC-V这样的架构,只在特定领域,比如目前主要是用在嵌入式和消费电子领域,性能不会很强,功能也不会很强。

这就导致了与ARM、X86这样的架构,完全就不是一回事,或者说得不客气一点,就目前而言,还没有比肩的能力。



二、X86、ARM成功的关键并不仅仅是芯片本身

另外,就算精简指令集产品,以后牛逼起来了, 成为了主流,不是什么缺点了。最大的问题在于生态。

X86之所以这么牛,在于与windows形成了wintel联盟,其它PC芯片得不到windows的支持,发展不起来。而ARM也是如此,有安卓的支持,其它的芯片也很难再发展起来。



而RISC-V是开源的,大家都可以修改来修改去的,要形成一个统一的生态,何其艰难,估计也形成不了,最后可能也就大家你玩你的,我玩我的。

而像X86、ARM都有统一的生态,在这样的情况之下,RISC-V怎么去比,所以也就是用于物定领域,不需要什么生态的地方,也不会做为通用芯片的架构的,因为确实不是一个级别的东西。

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不要低估了开源运动的潜力。

曾经闭源的微软多么风光,现在还不得投奔开源运动。

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当然有可能啊。。。跟安卓能挑战iOS一样的!
开发的人多了,用的人多了,自然就优化了!
而且现在必须只能用这个了!肯定会做好的!

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从理论上说risc-v确实具有这样的潜力。但是毕竟是新生架构,无论是相比x86还是相比arm,都过于年轻了。不是说risc-v发布的晚,而是使用的晚,没有人用,就没有人去贡献开发力量,架构进步就慢,同时难以产生价值,就愈发没人用。

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一切皆有可能,不过需要很多公司去努力培育这个环境,需要时间和努力