RISC-V 的開放標準正在改寫芯片設計的經濟學。

在計算機發明后的七十年左右的時間里，人類設計了許多編程語言。Python、Java、C++、R，這些英語單詞和數學符號的混合體命令著晶體管執行我們的命令。?

筆記本電腦中央處理器中的硅開關本身并不能理解“for”一詞或符號“=”。為了讓芯片執行您的 Python 代碼，軟件必須將這些單詞和符號翻譯成芯片可以使用的指令。

工程師指定特定的二進制序列來提示硬件執行某些操作。例如，代碼“100000”可以命令芯片將兩個數字相加，而代碼“100100”可以要求它復制一段數據。這些二進制序列構成了芯片的基本詞匯表，即計算機的指令集。

多年來，芯片行業一直依賴各種專有指令集。當今市場主要有兩種主要類型：英特爾和 AMD 使用的 x86 以及ARM公司生產的 Arm。芯片公司必須獲得這些指令集的許可——單個設計可能要花費數百萬美元。由于 x86 和 Arm 芯片使用不同的語言，軟件開發人員必須為同一應用程序制作一個版本以適應每個指令集。

不過最近，全球許多硬件和軟件公司已經開始圍繞一種稱為 RISC-V 的公開可用指令集進行融合。這是一個可能從根本上改變芯片行業的轉變。RISC-V 的支持者說，這種指令集使小公司和新興企業家從昂貴的許可費中解放出來，使他們更容易獲得計算機芯片設計。

“已經有數十億個基于 RISC-V 的內核，從耳塞一直到云服務器，應有盡有，”支持該技術的非營利組織 RISC-V International 的首席技術官 Mark Himelstein說。

2022 年 2 月，英特爾本身承諾投入 10 億美元用于開發 RISC-V 生態系統以及其他優先事項。雖然 Himelstein 預測 RISC-V 芯片在個人電腦中普及還需要幾年時間，但第一款配備 RISC-V 芯片的筆記本電腦Xcalibyte和DeepComputing的 Roma 已于2022 年 6 月開始接受預訂。

什么是 RISC-V？

可以將 RISC-V視為計算機芯片的一組設計規范，例如藍牙。它被稱為“開放標準”。這意味著任何人——你、我、英特爾——都可以參與這些標準的制定。此外，任何人都可以根據RISC-V的指令集設計出計算機芯片。然后，這些芯片將能夠執行為 RISC-V 設計的任何軟件。（請注意，基于“開放標準”的技術不同于“開放源代碼”技術。開放標準通常指定技術規范，而“開放源代碼”通常是指其源代碼可免費供參考和使用的軟件。）

2010 年，加州大學伯克利分校的一組計算機科學家開發了 RISC-V 的基礎，作為芯片設計的教學工具。專有的中央處理器 (CPU) 過于復雜和不透明，學生無法從中學習。RISC-V 的創建者公開了指令集，并很快發現自己遇到了有關它的問題。到 2015 年，包括谷歌和 IBM 在內的一批學術機構和公司成立了 RISC-V International，以標準化指令集。

Himelstein 將總部位于中國的耳塞公司中科藍訊作為 RISC-V 的成功案例。耳塞不需要太多的計算能力，該公司發現它可以設計使用 RISC-V 指令的簡單芯片。“如果他們沒有使用 RISC-V，他們要么不得不購買比他們想要的功能多得多的商業芯片，要么他們將不得不設計自己的芯片或指令集，”Himelstein 說。“他們兩個都不想要。”

Mejdrich 說，RISC-V 有助于“降低”芯片設計的進入門檻。RISC-V 支持者提供有關如何構建基于 RISC-V 的 CPU 的公共研討會。設計自己的 RISC-V 芯片的人現在可以提交這些設計，通過谷歌、半導體制造商 SkyWater 和芯片設計平臺 Efabless 之間的合作免費制造。

RISC-V 的下一步是什么

Balaji Baktha是灣區初創公司Ventana Micro Systems的首席執行官，他為數據中心設計基于 RISC-V 的芯片。他說，他們所做的設計改進——僅僅因為開放標準提供的靈活性——使這些芯片能夠以更少的能量更快地執行計算。根據國際能源署的數據，到 2021 年，數據中心約占全球總用電量的 1%，而且這一數字在過去幾年中一直在上升。Baktha 表示，RISC-V 芯片可以幫助顯著降低占用空間。

英特爾和 Arm 的芯片仍然很受歡迎，目前尚不清楚 RISC-V 設計是否會取代它們。公司需要將現有軟件轉換為與 RISC-V 兼容（Roma支持大多數版本的 Linux，該操作系統于 1990 年代發布，幫助推動了開源革命）。Mejdrich 說，RISC-V 用戶需要注意“生態系統分裂”的發展——例如，如果有人開發了一個流行的 RISC-V 版本，但與為原始版本設計的軟件不兼容。

RISC-V International 還必須應對與非營利組織的開放理念不一致的地緣政治緊張局勢。他們最初位于美國，但遭到立法者的批評，認為 RISC-V 可能導致美國失去在半導體行業的優勢，并使中國公司更具競爭力。為了避免這些緊張局勢，該非營利組織于 2020 年遷至瑞士。

展望未來，Himelstein 表示該運動將從 Linux 中汲取靈感。希望 RISC-V 能讓更多人將他們對新技術的想法付諸實踐。“最終，你會看到更多的創新產品，”他說。

編輯：黃飛

?