RISC-V相關的技術，RISC-V我相信應該算是一個比較新的話題，在我開始講這個話題之前，我想做一個現場的調查，聽說過RISC-V這個技術的請舉手，基本上跟我的預期差不多，聽說過RISC-V這個技術的還是寥寥無幾。所以我覺得今天這個講座很有意義，可以讓更多的人了解到RISC-V這個技術。

在我具體展開講解RISC-V技術之前，我們先看一看RISC-V全球范圍內的熱度，在何老師的講座中也提到RISC-V，大家可能在腦海中發起一個問號，到底什么是RISC-V。我們先看RISC-V在全球范圍內的熱度表現。前不久計算機體系結構泰斗Hennessy和Patterson獲得了2017年圖靈獎，并且這兩個人紛紛進駐到谷歌擔任首席科學家，在計算機體系結構方面產生了很大的影響力。

這兩個泰斗，這兩個大師代表一種什么趨勢呢？首先這兩個大師編排了很多的經典英文教材，譬如說《計算機組成與設計》、《計算機體系結構量化研究方法》，這些都是他們倆合作的，他們倆本身也是RISC-V技術架構的發起人和推動者，他們多次在公開場合介紹RISC-V技術。這兩位泰斗獲得了圖靈獎，以及進駐谷歌，也代表了一種跡象。他們編排的教材目前都改編了基于RISC-V的最新版本，也就是說在全球范圍，尤其是以美國微首，目前在大學范圍內所有的計算機結構，電子工程系的教材，在進行計算機相關的相關方面都采用RISC-V作為教材，現在的邊緣計算，以及IoT領域一些新的論文或研究也基本上是在用RISC-V作為指令集。

在全球范圍被很多國家采納為國家的標準指令集，比如說印度已經明確了將RISC-V定義成國家標準的指令集，以色列、美國等都有相應的一些國家計劃。在產業界也引起了廣泛的關注，三星、NVDIA都明確的表示它們會使用RISC-V用到產品當中。以RISC-V技術的相關新創公司相繼獲得巨額融資，譬如說美國Sifive獲得5千多萬的C輪融資。所以說，RISC-V在全球范圍內可能比在中國掀起了很大的熱度。

在座90%的人都沒有聽說過RISC-V，大家可能很好奇這是一個什么東西，為什么現在在全球范圍內掀起這么大的熱度？我們現在開始正式的進入今天的講座，介紹一下RISC-V的前世今生，以及現在的發展狀況。

首先做一個簡單的自我介紹，本人是上海交通大學電子工程系微電子畢業，在業界基本上是從事CPU相關的研發，做過處理器的設計工程師。目前在國內最早研發RISC-V相關的處理器核，并且將基本的一個處理器開源了。出版了即將上市的中文《教你設計CPU—RISC-V處理器》書。

現在開始真正介紹RISC-V，RISC-V的誕生，它為什么誕生？它是什么樣的東西。2010年發源于伯克利大學，圖靈獎獲得者是伯克利大學的院長，他推動伯克利大學發行全新的RISC-V架構。在2016年的時候RISC-V技術成立了基金會，創始會員包括有谷歌、西部數據等大公司，目前中國的會員有***晶芯、華為、聯發科、杭州中天等。

為了讓大家更詳細的理解什么是RISC-V，以及它誕生的意義。先科普一個很簡單的概念，可能很多人都知道。處理器指令集架構的一個概念，因為我們剛剛說了RISC-V是一種全新的指令集架構，什么是一種指令集架構呢？指令集架構簡稱為ISA，指令集架構，有時簡稱為“架構”或稱之為“處理器架構”，是處理器的靈魂。指令集架構不僅僅是一組指令的集合，它還要定義任何軟件程序員需要了解的硬件信息，包括支持的數據類型、存儲器和寄存器狀態、尋址模式與存儲器模型等等。下面是硬件，上層有各種豐富的應用，在硬件和軟件的抽象層便是指令集架構。所以說指令集架構可以理解為一個抽象層，構成處理器底層硬件與運行于其上的軟件之間的橋梁與接口，也是現代計算機處理器最重要的一個抽象層。所以說，一個指令集架構決定了一個處理器的靈魂，也就決定了處理器的流派。

現在看看有哪些指令集架構，譬如說整個處理器的領域之分，以及在每個領域的主流架構。在服務器方面，以英特爾公司為代表的X86架構的高性能CPU占壟斷地位。在手機和手持設備基本上是以ARM公司為代表的，在嵌入式設備也是ARM，它在這一塊也是非常強勢的存在，也有其他公司是不錯的。在日常生活中，見到最多的是ARM，因為ARM公司主打的是IP授權為主的生態，整個生態圈是非常龐大的，基本上所有的公司都是采用ARM的架構。

在RISC-V誕生之前，我們看到一個非常明顯的趨勢，ARM這個架構基本上要統一整個處理器，ARM基本上要一統天下，ARM也在侵蝕英特爾的服務器桌面，我們知道現在蘋果、高通推出桌面PC，也支持ARM架構，基本上的趨勢是ARM要統一這個世界了。國內的處理器架構的現狀，最強大的也是ARM，飛騰、展訊、華為都在用ARM。

我們剛剛已經理解了處理器架構的意義，ARM的架構基本上是要統一全世界的處理器架構的趨勢，在這種背景之下RISC-V誕生了，就好象天下分久必合，合久必分。市面上大部分的架構都消亡了，到了ARM架構為主的主流架構，在架構壟斷的情況下，硅谷2010年基金會成立，終于誕生了一個全新的指令集RISC-V，這個指令集的誕生是一個顛覆性的誕生，這個架構的目標和以往看到的商業架構都不一樣，希望能夠產品一個完全開放的指令架構，可以為任何組織機構和商業組織所使用。如果我們要設計一個ARM的數據或使用ARM的架構是要向ARM付費的，并且這是不少的一筆費用。RISC-V是作為一個開放的架構，基金會只是負責維護，本身任何人都是免費使用RISC-V。成為一種真正適合硬件實現且穩定的標準指令集架構。由于它的顛覆性，2015年被美國一個機構評為最佳技術。

RISC-V架構技術上的特點可以總歸為三點，模塊化、極簡、可擴展。模塊化，這個架構是模塊化的指令集，再配合一些擴展的指令集來組成，面對不同的應用，可以通過組合它的不同模塊滿足你的不同應用，譬如說嵌入式領域的應用，可能跟服務器上的應用很不一樣，可以調整不同的模塊化，能夠滿足特定的應用。

極簡，可以體現在這幾個方面，因為我們看到一些傳統的ARM架構，篇幅有數千頁，RISC-V架構只有小于三百頁，指令數目，ARM是指令數繁多，不同的架構分支彼此不兼容。RISC-V一套指令集支持所有架構，基本指令集僅40余條指令，以此為共有基礎，加上其他長用模塊指令集總數也僅幾十條。易實現性，硬件實現的復雜性度高。RISC-V是硬件設計與編譯器實現非常簡單。

可擴展，這也是它最大的一個特點，因為傳統的ARM指令是不允許做指令集的擴展，RISC-V有一套很方便的方法，方便你做一些擴展的方向。再回顧一下剛才所說的RISC-V在技術上的三個特點，第一，它是模塊化；第二是極簡；第三是可擴展。

再看它的發展現狀，首先最大的一點它是通用、開放和免費的，跟以往而言相比很不一樣。引起業界的關注，很多大公司都紛紛的為它站臺，并且紛紛的把它應用到自己的芯片產品當中，或者是其他的研究當中。RISC-V基金會，每年都舉辦大概2-3長的行業Workshop，在行業內的公司進行交流，在中國舉辦了一次，每次都會有一個大公司或知名的大學為它主辦主場。

最經典的教材都改編了RISC-V的版本，尤其是以美國為主的大學，看美國現在的教材，全部都以RISC-V作為教材，并被納入國家標準指令集。RISC-V很有可能能夠成為真正實現國產自主的指令集架構，國產創新領域用各種各樣國外授權的指令集架構，先后投入大概十幾年的發展，這些國外的指令集架構，從本質上來講是授權，一方面是要給國外的商業公司付費，另一方面來講，它們可以停止授權。如果我們國家自己定義一套自己的指令集架構，本身又沒有太大的意義，因為處理器架構必須要是一個全球范圍內的普世通用的，才能獲得全球范圍內的通用生態的支持。

所以，在以前的背景下，國產自主可控與普世通用生態存在天然的矛盾，現在有了RISC-V，其實能夠很好的解決這個問題。首先，因為它是一個開放的基金會組織定義標準，它也是免費的，并不會掌握在任何一個國外商用公司的手上。基金會組織，中國的公司和個人都可以加入成為會員，所以是不存在被國外公司所控制的問題，國產自主可控能夠實現。另外，在全世界范圍內迅速的發展，產生全新的生態，普世通用的生態也是完全沒有問題。結合這兩點，我們來看，只有RISC-V這個架構才能真正實現國產自主的指令集架構。

由于它的特點，在國內RISC-V非常活躍，尤其是在芯片和嵌入式領域的從業者非常關注RISC-V，現在國內有兩個微信群是爆滿的，這個群也是有一些熱心的參與者來組織的，在群里面大家每兩個星期會發一個周報，這些都是自發性的，會總結全球范圍內RISC-V的發展現狀，以及中國國內的發展現狀。現在有大量的參與者，如果大家也關注一些相關的行業報道，基本上到2018年的時候已經頻頻的看到這些報道，發表撰文介紹RISC-V。中文第一本RISC-V處理器教材馬上要出版了，這是我寫的。

RISC-V版本盤點，RISC-V是新的指令集架構，它只是一個指令集架構，它并不是一個處理器的CPU版本，它指定一個標準，按照這個標準可以做你自己的創新，可以做很低功耗的處理器，或者是很高性能的處理器，只要符合RISC-V的架構，都可以稱之為RISC-V處理器。英特爾可能出了不同的芯片，實現上是不一樣的，但都是符合這個架構的。

RISC-V是開放的指令集架構，每個人、每個公司都可以做，在過去全世界范圍內冒出幾十個不同的版本，很多版本是開元版本，也就是說免費版本，可以直接下載下來免費使用。有一些商業IT公司推出商用的版本，基本上都是以國外的為主。中國大陸到目前為止，據我了解只有蜂鳥E200 Core是開源的，列舉了目前非常主流的版本。參與者其實來自全世界范圍，在短短兩年之內冒出這么多版本，接下來會冒出更多的版本，是無法想象的。

RISC-V既然發展的這么熱，當然時間還很短，2016年才成立，2017年國內基本上很少有人知道RISC-V，即便到現在為止也是專業的圈子有部分人知道，它發展的時間很短，雖然在國外很火，在國內相對而言沒有那么火，它到底在哪些地方產生了應用呢？這邊做了一個簡單的總結。

很多大公司都在為RISC-V站臺，列出幾個非常有代表性的大公司，西部數據，公開宣傳將替換其所有產品的處理器為RISC-V。NVDIA明確的說用RISC-V作為GPU內部控制內核；三星的芯片用RISC-V內微控制器內核；Ceva、谷歌、微軟，（PPT），以上表格僅列出明確發布了新聞稿的知名大公司，行業內已經大范圍內使用RISC-V充當嵌入式控制內核。除了明確表態的公司，在一些業界大公司已經非常普遍的使用RISC-V做處理器內核。

圍繞著RISC-V的商用技術，在全球范圍內也涌現出很多專門的商業公司，主要是以美國為主，這個是發生在硅谷，美國對新事物接受速度相對快一些，有很多公司用它做一些特定芯片的公司，在歐洲也有一些公司，包括在俄羅斯，中國***都，***Andes也是用RISC-V來做自己的芯片產品。中國大陸目前沒有。以上只是列舉了一些比較知名的公司，還有很多公司都在用做自己的芯片產品。

RISC-V的行業應用，美國SiFive支持Linux處理器核是用RISC-V做的，Green WavesIoT低功耗邊緣應用處理器，也是采用RISC-V來做的。說到行業應用不能繞開ARM，RISC-V作為一個全新的免費新的架構，自然就要處理和ARM的關系，這是我個人的觀點，ARM在既有的壟斷領域會繼續保持強勢，比如說手機，這里面會應用到ARM處理器，綁定了安桌的生態系統，永遠都不可能會替代掉。在一些新興的領域，比如說IoT、AI、邊緣計算、數據中心，RISC-V與ARM應該是會產生共贏互補的關系，共同的推動這個產業爆發。

最后我們談一談RISC-V基于IoT的意義，今天的展會主要討論嵌入式IoT，我們看RISC-V這個技術對IoT能夠帶來什么樣的變化或什么樣的意義。現在IoT的現狀趨勢剛剛何老師講過，IoT的數量會越來越多，IoT的趨勢和要求，對于處理器的要求，首先是持續的碎片化，碎片化是IoT的最大特點，IoT的應用場景太多了，不同的應用場景有完全不同的要求，所以它是一個碎片化的生態。在碎片化的生態里面，如何能夠快速的定制出有個性差異化的芯片產品，未來非常重要。

其他的三點（PPT），面對這個趨勢同樣有一些要求，剛剛何老師已經說過了，不再強調了，低功耗低成本；安全性；增強計算，這些也是新的要求。

講到現狀背景，我們看看目前RISC-V能夠帶來新的機遇，現在碎片化的IoT為技術上所代表的挑戰是什么？現在IoT和邊緣計算領域，由于它的碎片化特點，其實存在著越來越以應用為中心，不像以前以芯片為中心。現在IoT和邊緣計算是碎片化，以應用為中心的場景，以應用公司和模組公司為中心的趨勢，而替代了傳統的以芯片公司為中心的模式。傳統以芯片公司為中心的模式難以滿足現在的趨勢。ARM的發布周期長，售價昂貴，用同樣的IoT，會面臨同質化競爭的問題，由于價格昂貴，使得創新的門檻非常高昂，基本上很大的公司和有技術能力的公司才能最早買到IP，難以快速響應碎片化的IoT和邊緣計算能力的需求。

RISC-V的優點，RISC-V是一個全世界通用的標準處理機構，生態優勢長期向好，現在很多人不知道RISC-V，就不知道生態好，是長期來看RISC-V的生態是長期向好的，現在大學基本上是以RISC-V開始授課，以后工程和計算機系畢業的學生，把時間放在5-10年的情況來看，對RISC-V的掌握情況來看，會成為基本的技能。

第二是它的架構開放免費的，消除了處理器架構的專利壁壘，降低了創新的門檻，只要有技術能力的公司和技術能力的個人，就可以使用這個架構來開發一些有意思的產品和有意思的處理器。

第三，具備低成本的優勢，降低了創新的代價。

第四，我們剛剛說的，它是可定制可擴展，能夠快速響應“碎片化和越來越以應用為中心”的IoT和邊緣計算領域的新需求。

機遇上述原因，越來越多國外新創公司正在使用RISC-V設計處理器內核，試圖進入各個細分領域。剛才說的歐洲的GreenWaves，美國的Ours，越來越多的國內公司在使用RISC-V內核用于芯片產品。

RISC-V對IoT帶來的意義，在邊緣端和IoT端，對于傳統的通用生態的依賴并沒有那么強，更加的看中其他方面的要求。所以，RISC-V很好的能滿足這一點。總而言之，RISC-V能夠降低創新的代價，促進IoT和邊緣計算的爆發。

最后花一點時間快速的給大家看一看蜂鳥E200處理器的近況，是中國第一款基于RISC-V的處理器內核，這款處理器對標現在用的最多的ARM Cortex M0+的內核，所以是2級的內存處理器，是世界上最小的內核之一，是一個開放的架構，全國自主的，這個是我設計的，安全可控，無須向國外公司支付版稅和授權。應用范圍，Cortex M0的應用范圍就是它的應用范圍，M0+最小的內核到M7等等。蜂鳥E200已經開源了，我們可以看到蜂鳥E203跟Cortex MO+的對比（PPT），蜂鳥E200是一個完整的系列，還有E205、E205f，不同之觸有的是指出單機的，有的是支持雙機的，不僅僅是免費的問題，特性是上具有差異化的IP，能夠很好的替代不同級別的Cortex M的內核用在不同芯片產品上。目前開發版和window的開發環境已經完備了，基于window開發環境可以直接開發、下載調試，已經具備了實際的使用性，蜂鳥E200開源在專業圈子已經形成了相當的影響力了，有一個專門的微信群。