在過(guò)去十年中，開(kāi)源軟件一直是科技界最大的催化劑之一。今天，開(kāi)源的力量、它帶來(lái)的自由以及它所產(chǎn)生的社區(qū)也在硬件世界中獲得了牽引力。由于這些原因，RISC-V 越來(lái)越受歡迎。這是對(duì) RISC-V 及其帶來(lái)的機(jī)會(huì)的介紹。

　　RISC-V 是一種開(kāi)放指令集架構(gòu) （ISA），最初是在加州大學(xué)伯克利分校的計(jì)算機(jī)科學(xué)系開(kāi)發(fā)的。反過(guò)來(lái)，它基于流行的精簡(jiǎn)指令集計(jì)算 （RISC） 原則，就像 ARM 和 MIPS 以及其他常見(jiàn)的商業(yè)處理器架構(gòu)一樣。

　　該項(xiàng)目于 2010 年形成，但從那時(shí)起已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)大規(guī)模的全球合作，跨越多所大學(xué)和行業(yè)。一致性由非營(yíng)利性RISC-V 基金會(huì)提供，該基金會(huì)既指導(dǎo)基礎(chǔ) ISA 規(guī)范，又充當(dāng)推廣 RISC-V 方法的營(yíng)銷(xiāo)引擎。

　　需要明確的是，RISC-V ISA 就像它所說(shuō)的那樣，是指令集的架構(gòu)規(guī)范，而不是實(shí)際的處理器設(shè)計(jì)。從該開(kāi)源 ISA 開(kāi)始，眾多學(xué)術(shù)和工業(yè)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了許多不同的處理器設(shè)計(jì)，所有這些設(shè)計(jì)基本上都使用同一種語(yǔ)言?？焖匍喿x RISC-V 基金會(huì)網(wǎng)站可以了解眾多可用的處理器實(shí)現(xiàn)，包括 Rocket、Orca 和 PULPino 等完全開(kāi)源的處理器設(shè)計(jì)，以及 SiFive、Codasip、Andes 和 Cortus 等公司的商業(yè)處理器內(nèi)核。

　　這種廣泛的現(xiàn)代處理器實(shí)現(xiàn)套件，從簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)處理器擴(kuò)展到 Linux 執(zhí)行應(yīng)用程序處理器，全部基于一個(gè)通用 ISA，反映了 RISC-V 方法與封閉商業(yè) ISA 相比的主要優(yōu)勢(shì)，即差異化的自由以及選擇和更改處理器供應(yīng)商的自由，而不會(huì)遭受痛苦的產(chǎn)品重新架構(gòu)。

　　它是免費(fèi)的，所以它一定是 RISCky，不是嗎？

　　在這一點(diǎn)上，謹(jǐn)慎的做法是進(jìn)行現(xiàn)實(shí)檢查并查看影響新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中處理器選擇的因素。與大多數(shù)設(shè)計(jì)決策一樣，有許多技術(shù)和商業(yè)因素，一些基于硬標(biāo)準(zhǔn)，另一些基于更難以量化的方面。

　　技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是不言而喻的：處理器是否具有所需的馬力，是否可擴(kuò)展以適應(yīng)下一代，是否與功率包絡(luò)匹配，是否提供所需的安全級(jí)別，是否有良好（和熟悉的）軟件開(kāi)發(fā)/調(diào)試環(huán)境，我們可以利用我們的遺留代碼庫(kù)。商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)考慮了諸如裸片面積（門(mén)數(shù)和內(nèi)存大?。娑?，當(dāng)然還有總體許可費(fèi)等成本。它還考慮了其??他業(yè)務(wù)方面，包括供應(yīng)商鎖定、保證和賠償、商業(yè)報(bào)告義務(wù)、修改的合法權(quán)利等。

　　考慮到所有這些因素，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員傾向于采用“安全”選項(xiàng)，通常是專(zhuān)有商業(yè)處理器之一，并且通常堅(jiān)持使用他們以前使用過(guò)的系列。然而，在戰(zhàn)略層面，許多公司對(duì)強(qiáng)大的商用處理器 IP 供應(yīng)商的選擇越來(lái)越有限感到不安。人們?cè)絹?lái)越渴望更多的商業(yè)自由，以擺脫封閉的 ISA 鎖定，不僅在許可和特許權(quán)使用費(fèi)方面，而且在區(qū)分自由方面。

　　這種愿望為 RISC-V 的風(fēng)帆提供了動(dòng)力。RISC-V 開(kāi)源 ISA 為公司提供了一個(gè)現(xiàn)實(shí)的選擇，可以在不承擔(dān)過(guò)多戰(zhàn)略風(fēng)險(xiǎn)的情況下超越常見(jiàn)的商業(yè)選擇，就像 Linux、FreeRTOS 和許多其他開(kāi)源 RTOS 今天是商業(yè)操作系統(tǒng)的無(wú)可爭(zhēng)議的替代品一樣。對(duì)于較小的嵌入式處理器尤其如此，通常用于消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。包括西部數(shù)據(jù)和 nVidia 在內(nèi)的許多著名的一級(jí)公司已經(jīng)公開(kāi)宣布了他們的意圖，或者確實(shí)已經(jīng)在量產(chǎn)，還有更多的公司正在評(píng)估 RISC-V，其中一些具有非常先進(jìn)的設(shè)計(jì)處于保密狀態(tài)。

　　CEVA 使用 RISC-V 的經(jīng)驗(yàn)

　　與這些公司一樣，CEVA 對(duì) RISC-V 的潛力很感興趣，尤其是在我們的RivieraWaves Wi-Fi 和藍(lán)牙 IP方面 （圖1）。這些通信技術(shù)需要一個(gè)小型處理器來(lái)執(zhí)行協(xié)議棧，我們的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)集成就緒的參考平臺(tái)，讓我們的客戶(hù)可以自由選擇處理器。就要求而言，即使對(duì)于高級(jí) Wi-Fi 配置，對(duì)馬力的需求也不大，因?yàn)?IP 的架構(gòu)是為非常低功耗運(yùn)行而設(shè)計(jì)的。簡(jiǎn)報(bào)要求低門(mén)數(shù)、高能效、成熟的處理器，以及可以生成節(jié)省芯片的緊湊代碼的熟悉的商業(yè)級(jí)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。該設(shè)計(jì)必須適合在 FPGA 和 ASIC/ASSP 中輕松部署（全速），并且必須具有與我們的 IP 許可業(yè)務(wù)兼容的法律框架。

　　我們選擇的 RISC-V 內(nèi)核達(dá)到了 20Kgates 的規(guī)模，以可觀的 2.44 Coremark/MHz 沖孔，完全符合硬件清單。我們對(duì)性能和代碼緊湊性的內(nèi)部基準(zhǔn)測(cè)試與類(lèi)似尺寸的同類(lèi)最佳處理器相比非常有利。同樣重要的是，我們的經(jīng)驗(yàn)表明，將完整系統(tǒng)移植到 RISC-V 的工作量非常小。以更復(fù)雜的 Wi-Fi 平臺(tái)為例，我們只用了一周時(shí)間就為我們完整的 RivieraWaves Wi-Fi IP 演示平臺(tái)集成、仿真和構(gòu)建了一個(gè)新的 FPGA 二進(jìn)制文件，其中嵌入式 RISC-V 處理器取代了商用處理器。此外，多年來(lái)在多個(gè)不同商業(yè)處理器上開(kāi)發(fā)和部署的現(xiàn)有協(xié)議軟件在兩周內(nèi)被移植到 RISC-V 平臺(tái)，幾乎沒(méi)有大驚小怪，感謝熟悉的 GNU GCC/GDB 和 LLVM 編譯器/調(diào)試器環(huán)境。這項(xiàng)工作包括移植、測(cè)試和系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證。

　　總的來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)目是成功的，RISC-V 真正兌現(xiàn)了它的承諾。

　　審核編輯：郭婷