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ARM授权费用太贵,科技厂商们有意转向开源架构RISCV

发布时间:2020-06-06 浏览量:896人次
https://technews.tw/2018/05/03/risc-v-may-become-linux-in-cpu/
ARM授权费用太贵,科技厂商们有意转向开源架构RISCV
不久前,特斯拉加入 RISC-V 基金会,并考虑在新款晶片使用免费的 RISC-V 设计。至此,已有 IBM、NXP、WD、辉达、高通、三星、Google、华为等一百多家科技公司加入 RISC-V 阵营。有这种现象的原因一方面是 ARM 授权费实在太贵了,另一方面也是 RISC-V 提供指令集彻底开放,非常有希望成为 CPU 领域的 Linux。正因看好 RISC-V 的未来,不少科技巨头在 RISC-V 还是潜力股的时候趁早下注。ARM授权费用太贵,科技厂商们有意转向开源架构RISCVRISC-V 的诞生2010 年,加州大学柏克莱分校一个研究团队準备启动一个新项目,而要设计 CPU,必然要选择一种指令集,然而 X86 指令集被英特尔控制得死死的,ARM 的指令集授权费又非常贵,MIPS、SPARC、PowerPC 也有智财权问题。在这种情况下,研究团队决定从零开始设计一套全新指令集,且要能满足从微控制器到超级电脑等各种大小的处理器。 正如业界常说,设计一套指令集并非黑科技,用这套指令集做成 CPU 才是真正有含金量的工作。团队只用了 3 个月就完成 RISC-V 指令集开发,并公开发表第一版。指令集第一版只有不到 50 条指令,可用于达成一个具定点运算和特权型态等基本功能的处理器。如果用户需要,也可以根据自己的需求自订新指令。这样一来,这套指令集兼具精简和灵活两大特点。随后,团队将这个新指令集命名为 RISC-V,RISC 指的是精简指令集,V 是罗马字母,代表第五代。因柏克莱分校的 David Patterson 教授在此之前已研发出四代处理器晶片。更关键的是,团队将 RISC-V 指令集彻底开放,使用 BSD License 开源协定,这就使 RISC-V 不像 ARM、PowerPC 等指令集那样需要付费授权才能使用。且 BSD 开源协定给使用者很大自由,允许使用者修改和重新发表开来源码,也允许基于开源码开发商业软体发表和销售。怎幺说呢,像 Linux 的 GPL 协定,就限制了商业公司行为。而 BSD 开源协定则不同,苹果的 iOS 就基于 BSD 核心,但使用开源软体之后,因 BSD 开源协定给苹果很大的自由度,苹果依旧可将 iOS 闭源并在商业市场赚钱。对大学和科研院所等学术机构来说,RISC-V 也非常有价值。中国中科院计算所包云岗研究员团队在做一个项目时,最初选择 SUN 的 Open Sparc T1,然而这款处理器的社群活跃度和软体支援都不行,且独立性较差;然后选择 Micro Blaze,这款处理器却不开源;最后转向 RISC-V,完成了科研项目。相关技术成果已由华为用在海思 ARM 伺服器 CPU。正因 RISC-V 选择对商业公司非常友好的 BSD 开源协定,以及 RISC-V 兼具精简和灵活等优点,众多商业公司纷纷关注 RISC-V。ARM授权费用太贵,科技厂商们有意转向开源架构RISCV RV12 RISC-V 处理器。RISC-V 有望複製 Linux 的成功目前的 CPU 市场,X86 和 ARM 是两大霸主,这两位霸主都非常霸道,英特尔根本不允许除 AMD 和 VIA 外任何一家公司使用 X86 指令集,且一旦 AMD 被收购,X86 指令集授权都要重新谈判。即便是全美达想透过翻译打插边球,结果也被英特尔用专利诉讼拖死了。ARM 虽然比英特尔好一些,但也只好一些些,在指令集授权也非常吝啬,获得 ARM32 授权的公司一只手就能数完。ARM64 授权虽然多一些,但授权费却异常昂贵,法国晶片创业公司 Greenwave 表示,他们如果使用 ARM 架构,要花 1,500 万美元的授权费,且授权到期后,是否继续授权和授权费用都要重新谈。因 X86 和 ARM 授权异常苛刻,很多大公司都对英特尔和 ARM 非常不满,而这恰恰给了 RISC-V 机会。包括 Google、华为、IBM、美光、辉达、高通、三星、WD 等商业公司,以及加州大学柏克莱分校、麻省理工学院、普林斯顿大学、ETH Zurich、印度理工学院、罗伦兹国家实验室、新加坡南洋理工大学及中国中科院计算所等学术机构,纷纷加盟 RISC-V。2017 年 11 月召开的第 7 届 RISC-V Workshop,全球共有 138 个公司、35 所大学与研究机构参加。除了商业公司和学术机构,印度政府更对 RISC-V 情有独钟。2011 年,印度开始实行处理器战略计画,资助 2~3 个研发处理器专案。印度理工学院马德拉斯分校的 G. S. Madhusudan 与 V. Kamakoti 教授在该计画支援下启动 SHAKTI 处理器专案。SHAKTI 专案就选择 RISC-V,并获得印度政府超过 9,000 万美元的经费支援。2016 年,印度先进计算发展中心获得印度电子资讯技术部 4,500 万美元资助,目标研发一款基于 RISC-V 指令集的 2GHz 四核处理器。过去数年,印度政府资助的处理器相关专案都开始靠拢 RISC-V,RISC-V 几乎成了印度的国家指令集。目前,柏克莱研究团队已完成基于 RISC-V 指令集的顺序执行 64 位处理器核心,并前后基于 45 奈米与 28 奈米製程进行了 12 次流片。Rocket 晶片主频大于 1GHz,与 ARM Cortex-A5 相比,实测效能高 10%,面积效率高 49%,单位频率动态功耗仅 Cortex-A5 的 43%。在内嵌式领域,Rocket 已可和 ARM 争场了。WD 声明,每年将使用 10 亿个 RISC-V 核心;辉达也宣布,将把 RISC-V 用于 GPU 内部控制器。美国 DARPA 也资助一些公司基于 RISC-V 设计航太机器的晶片;还有众多商业公司计画基于 RISC-V 开发针对 IoT 的智慧晶片,针对保安的晶片,以及伺服器的主板管理控制器等。软体生态方面,也逐步完善,比如除错工具链、中断控制器、JVM、LLVM、Python 等开发者常用的软体工具都在进步。依靠开源和免费,全世界的商业公司、学术机构都可开发相容 RISC-V 指令集的处理器,且不需要支付 1 分钱。这使 RISC-V 有望被全球开发者广泛应用,并複製 Linux 的奇迹。何况 RISC-V 的 BSD 开源协定,比 GPL 协定对商业公司更友善,使商业公司有很强的动力推动这件事。结论诚然,依靠开源和免费,RISC-V 非常受大学和科研院所青睐,并有望在教学领域大展拳脚,而这又会给 RISC-V 培养源源不断的后备军。对商业公司来说,由于 ARM 的授权费实在太贵了,也有较强的动力去做 RISC-V,帮自己保留备用选项,避免绑死在 ARM。不过,RISC-V 也有隐忧,就是缺乏强有力的主导者,导致碎片化。当年 MIPS 其实也非常学院派,MIPS 阵营的商业公司可自由添加指令,比如龙芯就以 MIPS 为基础添加了 1 千多条新指令,形成自己的指令集 LoongISA。这又使开发软体时,即便同样属于 MIPS,也必须分为龙芯版和 MIPS 版……由于 RISC-V 也允许用户自己加新指令,这有可能使 RISC-V 碎片化,也许未来华为、高通、Google 开发的 RISC-V 处理器都属于 RISC-V,却无法跑同一套软体。毕竟完全开放与有力领导是矛与盾,如果无法解决这个问题,恐怕 RISC-V 很难成长到与 X86 和 ARM 争雄的水準。延伸阅读:不想被晶片巨头束缚,特斯拉、Google 等八十余家企业合力设计晶片架构直指行动晶片市场,开源的处理器指令集架构 RISC-V 释出
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