電子發燒友網報道（文/吳子鵬）2020年，ARM公司宣布，其所有“大型” CPU內核將僅采用64位。同時，ARM公司在ARMv9指令集方面做出實際行動，2021年上市的ARMv9的第一代產品，包括Cortex-X2、A710等CPU，全部放棄32位，轉向64位架構。

此情此景，我們禁不住將目光投向揚言“arm架構要小心了”的RISC-V架構，ARM這波“梭哈”RISC-V跟了嗎？

64位RISC-V CPU發展情況

實際上，目前RISC-V已經開始64位CPU的研發，也已經有相關內核和產品面市，比如平頭哥64位RISC-V C906。

既然RISC-V已經跟進了這波趨勢，那么我們就需要知道為什么ARM如此堅決地轉向64位，而RISC-V又為何要跟進呢？從理論上講，面對當前日益爆發的大數據，64位字長的CPU單次能夠處理的字節數更多，配合上高效的軟件系統，能夠在有效的時間內處理更大規模的數據。此外，從設備終端的效果來看，64位CPU被證明處理的效率更高，有更快的運行速度，同時系統時延更低。

從32位到64位，相同字長產品在不同代際之間的性能提升也更為明顯。以ARM Cortex-X3為例，作為一款64位的超大核，與上代安卓旗艦相比性能提升25%，與筆記本電腦性能相比提升34%。

分析人士認為，32位處理器架構和產品的邊際已現，在應對人工智能、機器學習和4K高清顯示等方面尤其如此，這個移動端曾經的主流字長數已經英雄遲暮，性能改進空間與日俱減。

在64位RISC-V產品方面，平頭哥的C906和C910是比較有代表性的產品。2021云棲大會上，平頭哥開源了玄鐵RISC-V系列處理器，包括E902、E906、C906、C910。2022年4月份，根據全球權威AI基準測試MLPeRF發布的最新榜單，在聚焦低功耗、高能效的IoT領域tiny v0.7榜單中，基于平頭哥玄鐵RISC-V C906處理器的軟硬件聯合優化方案，取得了全部4個指標的第一，包含視覺喚醒、圖像分類、語音喚醒及異常監測4個典型AI任務。值得注意的是，參與這項評選的也有ARM架構核心，以及其他自研的核心。

玄鐵910是平頭哥于2019年7月發布的核心，支持16核，主頻為2.5GHz，在發布之初，玄鐵910擁有兩大創新，分別為3發射8執行的復雜亂序執行架構和擴展了50多條指令，可用于設計制造高性能端上芯片，應用于5G、人工智能以及自動駕駛等領域。

在核心層面，我們看到晶心科技也推出了多款64位RISC-V內核，包括AX45MP、NX45、AX27L2等。AX45MP為超純量多核64位RISC-V內核，相較于前一版本，增加高達3倍的內存帶寬，并且它的浮點運算性能提升超過20%的Whetstone benchmark分數，L1 cache miss而Level-2 Cache hit的延遲也降低了一半，具有用于基于 Linux 的應用程序的 MMU、用于高效分支執行的分支預測、1 級指令/數據緩存和用于低延遲訪問的本地存儲器，應用市場包括高性能應用處理器、機器/深度學習加速、大型網絡控制器、ADAS/v2X/IVI等。

根據相關報道，晶心科技是首家將RISC-V兼容性納入并邁向64位處理器的主流CPU IP公司，于2017年第四季推出AndesCore? NX25。

從產品定義來看，64位RISC-V內核的主要對應產品是高端MCU/MPU，以及高性能運算市場。根據相關統計，SiFive、阿里平頭哥、晶心科技、芯來科技和中科院計算所都發布了高性能64位RISC-V CPU 。

瑞薩電子 3 月份發布了基于64位RISC-V CPU內核的RZ/Five通用微處理器（MPU）——RZ/Five采用Andes AX45MP。瑞薩電子在產品介紹中表示，社會對太陽能逆變器或家庭安全系統網關等物聯網終端設備的需求正在增加，以收集傳感器數據并連接至服務器或云。RZ/Five針對這一需求進行了優化，可提供物聯網終端設備所需的性能和外圍功能。在軟件方面，RZ/Five通過工業級CIP Linux提供長期Linux支持。

綜合而言，RISC-V未來更大的增長機會在64位，所面向的是人機交互、智能座艙、高精度電機控制、人工智能和機器學習等前沿市場，這些市場的未來成長性都更高。

64位RISC-V CPU的未來

從當前的市場情況來看，不像ARM架構是從32位逐漸轉向64位，RISC-V架構是同時從32位和64位發力，遇到的挑戰也是相同的。

我們看ARM架構轉向64位的過程，隨著安卓內核成功移植到64位ARM核心產品上之后，相關的應用程序和程序庫等已經同時全面支持32位和64位ARM架構產品，驍龍8 gen1與天璣9000這些旗艦級芯片都已經采用Cortex-X2超大核、Cortex-A710大核和Cortex-A510小核的CPU架構方案。而蘋果自A7開始就玩轉64位ARM架構，iOS等操作系統對此已經完美支持。

此外，早在2020年就有報道稱，有部分企業推出了基于ARM平臺的Windows平板或者筆記本。而后微軟通過開發者博客宣布，已通過Windows內部開發頻道推出了第一個可用于ARM64設備的x64仿真的預覽版Build 21277，這意味著使用ARM芯片的筆記本用戶可以從Windows商店或其他渠道安裝x64程序。

由于ARM架構在移動和嵌入式市場超高的市占比，加上其多年經營的生態系統，在軟件層面得到了較為充分的支持。

而對于RISC-V而言，64位RISC-V CPU內核和相關產品的出現填補了 RISC-V 在高性能計算應用領域的空白，后續需要繼續豐富核心的種類，以及提升核心的性能。同時，RISC-V在人才、軟件及應用生態等方面的短板還是真實存在的，在編譯器、調試器、OS、基礎庫等基礎方面都和ARM架構有較大的差距，并且尚未形成具有代表性的大規模商用案例。

此前，在愛普特微電子在發布64位高可靠通用MCU——APT32F706 MCU時，愛普特微電子董事兼副總經理袁永生表示，現階段MCU基本都是基于ARM架構的產品，用RISC-V做MCU面臨平臺移植和軟件生態難題，無論是工程師，還是終端客戶，從ARM轉到RISC-V都需要付出巨大的學習成本。

積極的信號是，作為后發架構，RISC-V能夠走很多捷徑，且開放開源的特性得到全球開發者的認可，并擁有豪華的會員單位成員，這些都讓RISC-V相較于ARM跑的更快，彼此的差距在縮小。


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審核編輯 黃昊宇