riscv架构和arm的区别,Arm为何一定要置RISC-V架构于死地?...
riscv架构和arm的区别
从2010年夏天开始,伯克利研究团队大约花了四年的时间,设计和开发了一套完整的新的指令集。这个新的指令集叫做RISC-V,指令集从2014年正式发布之初就受到多方质疑,到2017年印度政府表示将大力资助基于RISC-V的处理器项目,使RISC-V成为了印度的事实国家指令集。再到今年国内从国家政策层面对于RISC-V进行支持,上海成为国内第一个将RISC-V列入政府扶持对象的城市。IBM、NXP、西部数据、英伟达、高通、三星、谷歌、特斯拉、华为、中天微、中兴微、阿里、高云、中科院计算所等国内外150多家企业与科研机构的加入RISC-V阵营。 经过短短几年时间,RISC-V不仅有政策的支持,企业和学术圈对这个开源指令集的关注度不断提高,甚至让Arm也感受到了压力。因为自RlSC-V 2010年在伯克利大学诞生以来,业界出现最多的一个声音就是,RISC-V可能改变现有的由Arm和Intel X86主导的处理器架构竞争格局,尤其将会对Arm在消费类、IOT等嵌入式市场造成冲击。 ARM与RISC-V的区别 ARM架构和RISC-V架构都源自1980年代的精简指令计算机RISC。两者最大的不同就在于其推崇的大道至简的技术风格和彻底开放的模式。ARM是一种封闭的指令集架构,众多只用ARM架构的厂商,只能根据自身需求,调整产品频率和功耗,不得改变原有设计,经过几十年的发展演变,CPU架构变得极为复杂和冗繁,ARM架构文档长达数千页,指令数目复杂,版本众多,彼此之间既不兼容,也不支持模块化,并且存在着高昂的专利和架构授权问题。反观RISC-V,在设计之初,就定位为是一种完全开源的架构,规避了计算机体系几十年发展的弯路,架构文档只有二百多页,基本指令数目仅40多条,同时一套指令集支持所有架构,模块化使得用户可根据需求自由定制,配置不同的指令子集。 未来ARM和RISC-V的竞争将会何去何从? 目前ARM占据了以移动设备为代表的处理器IP的绝大部分市场,而RISC-V则是后起之秀。那么,未来会何去何从呢? ARM与RISC-V的竞争有点像上世纪末的Windows和Linux之争,ARM和RISC-V的未来竞争格局也可能类似。首先几乎可以肯定的是,在ARM的传统优势领域,即手机领域,RISC-V基本没有机会,因为手机经过十年迭代后不太会彻底改变处理器内核了,这也和目前Windows经过二十多年风雨仍然是PC市场操作系统龙头老大一样。但是,在新兴的领域,RISC-V和ARM都处于同一起跑线上,而RISC-V凭着指令集开源等特性很有可能可以击败ARM,或者至少能够占据可观的市场份额。目前这样的新兴市场主要是物联网市场。物联网市场有长尾化的特性,拥有众多细分市场,同时对于功耗有很高的要求,因此对于可以针对不同应用灵活修改指令集和芯片架构设计的RISC-V有优势,相比之下使用ARM往往只能做一个标准化设计,很难实现差异化。此外,物联网市场对于成本较敏感,RISC-V免费授权的特点对于芯片厂商也很重要。在RISC-V基金会名单中,我们可以看到高通、联发科这样重点布局物联网的企业。而在目前很火的AI芯片市场,ARM和RISC-V则尚看不出明显的优劣。这是因为高性能AI芯片中无论是使用ARM还是RISC-V的核,主要都是作为控制器来使用,最主要的也是最核心的计算单元往往是电路设计师自行设计而不会使用IP;另一方面AI芯片的利润空间往往较大,因此RISC-V的免费的特点并没有带来特别大的优势。
Arm为何一定要置RISC-V架构于死地?
“授权可用”是X86架构和ARM架构的共同点,也是英特尔和Arm公司的护城河。然而,随着RISC-V的崛起,Arm开始坐不住了,因为开源的RISC-V抢夺的就是Arm的市场。
RISC-V架构和ARM架构其实是宿命之战。ARM架构过去被称作进阶精简指令集机器(AdvancedRISCMachine),都是RISC(Reduced Instruction Set Computing ,精简指令集),市场重叠度甚至可以达到100%。
作为精简指令集,RISC-V架构和ARM架构都必将盯着现有的可携带市场以及未来的智能物联网市场。现在是RISC-V蚕食ARM架构的市场,原因在于ARM架构拥有良好的生态系统。然而,在未来这样的优势又能够持续多久呢?
所以,Arm开始着急了。留给RISC-V架构的前路要么是取代ARM架构成为精简指令集的新王,要么被ARM架构彻底边缘化,现有“打官腔”说的“良好共存”想来是万万不会成行的。
Arm自然也不想被温水煮青蛙,每年进步一点点的RISC-V架构现在已经取得了不俗的成绩。
RISC-V联盟在官网上这样讲到,RISC-V是一种开放式ISA(指令集体系结构),为处理器体系结构的创新开创了新纪元。RISC-V基金会由325多家成员公司组成。这是该技术的主要优势。
开源的优势让RISC-V架构吸引了一众有影响力的公司。
我们可以看到,白金会员里面不乏阿里巴巴、三星、美光和谷歌等实力超群的高 科技 公司,而金、银和审计员队列中也有台积电、华为和英飞凌这样在各自领域占据主导地位的大企业。现在这些企业还都是ARM架构的受益者。
当然,这些巨头公司加入RISC-V联盟并非是提前站位然后静观其变,而是投入精力在推动RISC-V走向成熟。
在RISC-V生态中,既有晶心 科技 、Si-Five这样的公司为其打造内核,夯实底层结构,也有阿里巴巴、兆易创新和华米 科技 这样的公司在不断地推出基于RISC-V架构打造的性能领先的处理器产品。
2018年9月17日,华米 科技 正式发布全球智能可穿戴领域第一颗人工智能芯片——“黄山1号”。 “黄山1号”是全球首款集成AI神经网络模块的可穿戴处理器,也是全球首款RISC-V开源指令集可穿戴处理器,拥有AI驱动、闪电性能、苗条功耗三大特点,应用了Always on技术,区别于传统AI,实现了AI从云到端的前移,实时计算无需传输。2019年6月11日,华米 科技 在2019夏季新品发布会上发布了AMAZFIT智能手表2及AMAZFIT米动 健康 手表。AMAZFIT米动 健康 手表正是基于“黄山1号”芯片打造。
2019年7月25日,玄铁910正式发布,这是平头哥半导体成立之后的第一款产品。玄铁910基于RISC-V的处理器IP核,开发者可以免费下载FPGA代码,开展芯片原型设计架构创新。
2019年8月22日,业界领先的半导体供应商兆易创新GigaDevice正式发布基于RISC-V内核的GD32V系列32位通用MCU产品,提供从芯片到程序代码库、开发套件、设计方案等完整工具链支持并持续打造RISC-V开发生态。
上述的每一款芯片都极具代表性,而发布时间较为密集,这对于Arm而言已经不是敲醒警钟了,而是警笛长鸣。诚然,就算有了更多的内核以及最新的产品面世,RISC-V架构相较于ARM架构而言还是很稚嫩,毕竟生态系统相差甚远。
中国工程院院士倪光南曾表示,任何一种新兴事物的发展,生态系统的建设是关键。Arm也正是利用这一点在攻击RISC-V架构。但晶心 科技 总经理林志明认为,“这只是给攻击者自己壮胆用的,并没有对RISC-V产生真正的打压,并且,现在攻击开源生态,本身就不会得到任何好处,反倒会产生反作用力。”
令Arm感到恐慌的还有RISC-V未来的潜力,尤其是在智能物联网领域的潜力。在边缘设备的芯片中很多都是以神经网络(NN)硬件进行机器学习,这样就有需求为神经网络配置硬件加速器,RISC-V CPU中的ALU(算数逻辑单元) 就可以满足这样的需求。而智能物联网大趋势同样是ARM架构的当下和未来。
在打造RISC-V架构生态系统的过程中,我们可以很明显地感受到一股来自于东方的“神秘力量”,也就是中国芯片公司对于RISC-V架构的推崇和拥护。中国有着巨大的芯片需求,同时中国芯片厂商自己也有需求做大做强,RISC-V架构虽然“军阀割据”但尚未有“一朝天子”,这对于国产芯片厂商而言是莫大的机会。
面对重重危机,Arm已经开始吹响狙击的号角。北京时间2019年10月9日凌晨,Arm宣布在部分CPU内核引入自定义指令功能,即客户能够编写自己的定制指令来加速其特定用例、嵌入式和物联网应用程序。这意味着,从2020年开始,使用Cortex-M33内核及之后的Cortex-M CPU内核系列的所有Arm客户都可以免费使用自定义指令功能。
回顾RISC-V那句话,开源是RISC-V架构最大的竞争力,现在Arm打算让其优势不再。当Arm决定主动出击,此时的RISC-V架构也已经是离弦之箭,进了这“八角笼”只会有一个胜者站着出来。
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