最近開源架構的話題又在國內火了，這次是RISC-V。

開源架構并不新鮮，Sparc也開源，Power也開源，MIPS開源支持Android還讓好些人激動了一把，但都是熱鬧了一陣以后就曲終人散了，然后幾年以后再來一輪，媒體再炒一輪。

其實我覺得這一次RISC-V也沒什么不一樣。

擺上茶水瓜子點心，給大家慢慢講：首先所有推崇RISC-V的文章都在說RISC-V架構簡單，功耗面積低，這其實跟以前夸MIPS沒什么不同。在CPU設計里，指令集是其中最簡單最基礎的一部分，可以說，采用RISC架構的指令集都差不多，無非是在寄存器數目，分支跳轉，數據存取等指令方面做一些取舍，達到某種平衡，滿足某些特定需要。在學院派那兒PK的功耗面積，在工程派眼中離實用還遠的很。做出一個demo和做出真正工程上能用的產品還隔著十萬八千里，而工程上能用距離商業成功又隔了十萬八千里。因為一個指令集就把某種架構夸上天實在沒必要。

少年啊，心態要平穩，不要太浮躁。

開源架構受到追捧隱含的另一個意思是Arm等IP廠商授權太貴，所以總有人揭竿而起要革商業公司的命，用免費打敗收費。這里面有兩重誤會，我一一道來：

第一個誤會是指令集架構授權和CPU核的授權被刻意模糊了。

Arm的CPU核授權門檻其實很低，甚至有DesignStart你們可以了解一下，基本可以免費獲取Cortex-M0和Cortex-M3，一些媒體文章動輒說Arm授權費要千萬美金，錢真有那么好賺嗎？Arm被孫正義收購的時候營收一年也就10多億美金，這生意絕對說不上大。架構授權的客戶都是財大氣粗玩的起的主兒，如我大蘋果、大高通、大三星等，初創公司完全有很多很便宜的選擇，干嘛一上手就搞架構授權？刻意強調千萬美金授權不能不說是有意誤導。

第二個誤會則是來自開源社區。

很多人說開源架構免費多好呀，但我要說從架構定義到CPU核實現這中間有很長的路要走，這一部分并不免費，不免費，不免費（重要的事情強調三遍）像SiFive等公司都是要收錢的，與Arm的CPU核授權并無多少區別。把開源解讀為免費恐怕是一個中英文翻譯中的誤會。在開源社區的概念剛剛被引入的時候就有人把Free Software翻譯為免費軟件，但其實更準確的翻譯是自由軟件或開源軟件，開源不等于免費，免費也不等于開源。開源指的是源代碼公開，任何人可以免費獲取自行編譯或重新開發，只是要遵循相應的版權協議，像Linux遵循的是GPL協議，用GPL開源協議的代碼重新開發的軟件也必須開源。免費指的是軟件不收錢，但是不一定開源。大名鼎鼎的Redhat Linux是開源的，但是也不影響Redhat公司靠服務費收錢。在開源架構社區也是一樣，指令集是開源的，遵循BSD協議，各家開發的產品不是必須要開源回饋給社區。各家公司在這個指令集基礎上開發的自己的CPU核產品都是要收費的，畢竟開發CPU核產品也是要投入人力研發的啊，總不能都去做雷鋒吧。

以上這些都是老生常談。開源架構每過幾年就要來一輪，背后其實大家都懂，就是學院派總是要有點新的研究成果，“國外一開源，我們就自主”的風氣決定了，國外有什么新的指令集架構開源都會在國內激起一陣躁動。但學術不等于商業。CPU架構從上世紀90年代的10多家到現在以X86和Arm為主，背后其實是更深刻的產業和商業規律在主導。在我看來，有幾下幾個要素：

1.指令集架構創新不具有革命性

有多篇論文分析過指令集架構和性能功耗的關系，結論是指令集的差別與性能和能耗沒有關系，兩者性能的差異是由于需求的不同在硬件設計上的反映，例如指令發射速度、分支預測、亂序執行等方面，提升這些方面的性能需要使用到大量的硬件，使得硬件設計變得更加復雜，并且帶來了更多的能耗。正如吳軍在《浪潮之巔》中所說，“數量級是判斷一項新技術是革命性還是革新性的關鍵”。Arm處理器功耗相比于x86有了數量級的提升，手機市場又比PC市場出貨量要大一個數量級，這才有了Arm在移動互聯網市場占據了端側的優勢，取代了x86指令集，也讓架構授權模式為更多玩家所認可。在開源架構和Arm的PK中，沒有這種數量級上的差異。Arm和RISC-V都是RISC架構的，只是指令集定義的不同，這就決定了不可能從指令集PK中獲得什么優勢，還是看具體的硬件實現和功能取舍。

2.技術先進性不等于商業成功

每次有人強調新的指令集比原有的指令集要高效的時候我就笑了，大家想想鍵盤布局的故事。現在的QWERT鍵盤布局雖然奇怪，但延續了這么多年，已經有了強大的慣性，即使有人發明了更高效的鍵盤布局也無法得到廣泛支持。指令集上的故事也是類似。Intel的x86指令集是CISC架構的，曾被人Diss架構臃腫。歷史上也有多次“x86革命”想取代x86架構，但都因為得不到廣泛的支持最終以失敗告終。巨大的商業利益和強勁的軟硬件的支持可以使得x86架構難以撼動，這些都不是一個簡單的技術問題。

3.指令集架構是一個昂貴的公共品。

對學院派來說，能運行軟件跑成Demo發論文就是成功，對商業公司來說則是要完成從指令集定義到CPU微架構的設計，到整個芯片的設計和相應軟件，工具鏈的開發和維護，以及在上面運行的操作系統，豐富的函數庫以及應用程序，還需要得到大量用戶認可，這些都不是一朝一夕之功。設計指令集不難，讓一個指令集得到市場認可很難，而一旦得到認可，人們要遷移的成本也很高，這就是Intel能多年在PC和服務器市場稱霸的原因。Intel也因為x86指令集的成功獲得了巨大的商業利益。指令集架構這一公共品是如此昂貴，無法通過社區自發成長起來，而必須結合商業公司的力量。Linux也是在Android采用以后才得到了大發展。

Arm通過授權模式讓眾多CPU廠商可以共享一套指令集和編譯工具，極大的降低了眾多CPU廠商的開發門檻，其實相當于眾多CPU廠商眾籌了一個Arm指令集，節省的是各家自己開發并維護一套指令集的開銷。也正因為這個原因，市場對CPU架構的人員需求減少了，對應用程序開發者的需求增多了，Arm生態系統才有了今天的發展。

現在眾多廠商眾籌另一個指令集，然后呢？也一樣有巨大的生態開發成本，從指令集定義到真正成熟得到廣泛應用，沒有一二十年起不來。硬件不像軟件，有什么錯誤可以發布新版本去修正，一旦流片了再修改就難了。一個IP要做好不是那么容易的事情，需要有客戶一起去趟早期開發過程中的坑，稍有不慎出現一個Bug，前期投入就要打水漂。對商業公司來說開發成本損失還是小事，錯失了市場機遇才是最大的損失。即使新指令集生態真能起來，大多數公司要么維護自己的CPU核開發團隊，要么從IP授權公司購買相應的架構實現，真的能省錢嗎？還是到時候再切換一次指令集，把這些坑再趟一遍？

另外，開源架構采用的指令集架構開源，各家可以自己設計自己的CPU核的方式從一開始就埋下了碎片化的種子，各家IP公司自己設計自己的擴展，并且不需要回饋社區，其結果就是各自有一套自己的開發工具和軟件庫，重新走到了上世紀90年代有多家指令集架構的局面，對芯片開發公司來說并沒有節省什么成本，反而因為各自微架構的特殊性帶來操作系統和應用程序的不兼容，這是與商業世界成本盡量降低相矛盾的。

指令集是越多人使用價值越大，指令集架構也就更貴，而CPU核只是部分公司使用，相對于指令集架構就便宜一些，這是Arm的商業模式，是目前經受了實踐的檢驗的一種模式。當年MIPS指令集架構授權很便宜，CPU核賣的貴，是從成本而不是用戶需求定價，正好搞反了。結果就是各家都拿了指令集自己去設計MIPS核，造成碎片化和分裂。現在開源社區也是類似的問題。指令集開源，準入門檻很低，IP設計廠商各搞一攤。開源社區沒有力量去維護各家實現的統一標準，各家也只能通過低價來搶市場，芯片設計廠商則需要面對不同IP廠商的CPU核實現，不能發揮統一架構的優勢，構成惡性循環。

以上是一點對開源架構的淺見，供參考。最近RISC-V一片贊歌之中，我們更需要有一些不同的聲音，RISC-V發展前景到底如何，拭目以待。