近日，開源指令集RISC-V得到了越來越多的重視。RISC-V是加州大學(xué)伯克利分校的開源指令集，由計算機體系架構(gòu)的宗師級人物David Patterson領(lǐng)銜打造，通過將核心指令集以及其他關(guān)鍵IP開源，意圖大大改變半導(dǎo)體的設(shè)計生態(tài)。隨著西部數(shù)據(jù)、Nvidia等業(yè)界巨頭以及大量初創(chuàng)公司宣布開始使用RISC-V，ARM想必也感到了壓力。

ARM上線了質(zhì)疑risc-v的網(wǎng)站riscv-basics.com – 24小時后又下線了

北京時間7月10日，細(xì)心的網(wǎng)友在發(fā)現(xiàn)在Google搜索RISC-V時，得到的第一個結(jié)果是一個購買了Google AdWord（即競價排名）的搜索結(jié)果，即riscv-basics.com。

點進該網(wǎng)站后，可以看到該網(wǎng)站列舉了對RISC-V的幾大質(zhì)疑，包括：

-成本：雖然RISC-V是開源ISA，但是ISA僅僅是處理器芯片的一小部分，因此RISC-V的免費ISA對于整體處理器的成本影響并不大。

-生態(tài)系統(tǒng)：RISC-V生態(tài)系統(tǒng)不夠完整，無法提供完整的（包括硬件到軟件）設(shè)計支持。

-碎片化風(fēng)險：RISC-V生態(tài)中每個項目都可能會做自己的私有指令集擴展，導(dǎo)致軟件兼容性不好，即碎片化問題。

-安全性問題：之前由大廠出品的x86和ARM許多處理器都遇到了安全性問題（Spectre漏洞），而由一個尚處于起步階段組織或初創(chuàng)公司發(fā)布的RISC-V處理器遇到安全性問題的可能性更大。

-設(shè)計驗證：RISC-V雖然是開源指令集可以自行改動指令集，但是改動指令集會需要大量設(shè)計驗證，所以如果設(shè)計驗證完整度不夠的情況下自行修改指令集反而容易出錯。

riscv-basics.com的網(wǎng)站截圖

ARM網(wǎng)站上質(zhì)疑RISC-V架構(gòu)的圖片

五點質(zhì)疑是否有效

雖然網(wǎng)站已經(jīng)下線，但是圍繞該網(wǎng)站的討論并沒有結(jié)束。我們不禁要問，該網(wǎng)站上列舉的五大質(zhì)疑是否有道理呢？

首先， 生態(tài)確實是目前RISC-V的短板。目前RISC-V社區(qū)還處于起步階段，在這一階段不太可能擁有完整的生態(tài)，因為生態(tài)建設(shè)需要時間。目前RISC-V由RISC-V基金會牽頭的生態(tài)建設(shè)勢頭還不錯，如果這樣的勢頭保持下去未來我們可望看到非常完整的生態(tài)，甚至因為RISC-V的開源特性，每個感興趣的個人或者團隊都可以做出自己的貢獻(xiàn)并且其靈活的特性和授權(quán)，我們可能會看到RISC-V在未來會擁有比起ARM來說更活躍的生態(tài)。

對于成本的質(zhì)疑則顯得缺乏根據(jù)，RISC-V的開源模式其實是其最大的優(yōu)勢，類似“指令集僅僅是處理器的一小部分因此指令集成本并沒有太大意義”這樣的說法并不合適。指令集確實只是處理器的一小部分，但是卻是最核心的部分，ARM對其定價也非常高。這也是為什么ARM的授權(quán)中，如果客戶需要修改指令集，在ARM的基礎(chǔ)上加以定制優(yōu)化以形成自己獨特的設(shè)計，則需要花大價錢去獲取“架構(gòu)授權(quán)”（目前全球花大代價獲得ARM架構(gòu)授權(quán)的公司并不多，都是例如蘋果、高通等巨頭），而相反如果只是從ARM授權(quán)一個IP硬核，其授權(quán)費用就要低得多。

換句話說，如果你真的從ARM處想要獲得指令集授權(quán)，那么指令集授權(quán)費很可能會構(gòu)成你SoC芯片設(shè)計成本的大頭！這樣看來，RISC-V將指令集完全開源，任何公司和個人都可以自由使用、修改與定制的模式將會帶來很大的成本優(yōu)勢，另外這樣的開源舉措會大大降低指令集修改和定制的進入門檻，使更多人有機會探索并定制個性化指令集，從而使RISC-V生態(tài)更加生機勃勃，而不只是有錢人才能玩的游戲。

對于指令集碎片化的質(zhì)疑，則確實是不少設(shè)計者所關(guān)心的。為了引入更多設(shè)計靈活性，碎片化似乎是不得不面對的問題。事實上，RISC-V基金會主席（同時也是RISC-V在加州大學(xué)伯克利分校的主要開發(fā)者）Krste Asanovic曾經(jīng)在專訪中回答過關(guān)于碎片化的問題。Asanovic指出，RISC-V基金會制定了一系列規(guī)范來保證兼容性，RISC-V分為基礎(chǔ)指令集和拓展集兩部分，所有的RISC-V處理器都會支持40條基礎(chǔ)指令集，這是兼容性的首要保證。

此外，每個擴展指令集處理器往往只是面對一個細(xì)分市場場景，而不會想做成通用場景處理器，因此碎片化并不是問題；最后，如果某一細(xì)分場景逐漸變得流行，則RISC-V基金會會推動針對該場景的拓展指令集進行標(biāo)準(zhǔn)化。應(yīng)該說碎片化問題有可能是RISC-V未來面臨的一個挑戰(zhàn)，這個問題和前面的生態(tài)建設(shè)息息相關(guān)，如果生態(tài)建設(shè)地好則指令集分散化反而會成為RISC-V的優(yōu)勢。

最后，對于安全和設(shè)計驗證方面的指責(zé)則顯得有點牽強。就安全方面來說，之前的Spectre和Meltdown漏洞中，Intel、AMD和ARM的大多數(shù)處理器都出現(xiàn)了問題，這是由于計算機架構(gòu)（如亂序執(zhí)行、TLB等）沿用已久的經(jīng)典設(shè)計在出現(xiàn)的時候壓根就沒有考慮到會有這類問題，相反使用較新架構(gòu)的RISC-V處理器（例如Rocket系列）卻在這次漏洞事件中表現(xiàn)出了更好的安全性，因此網(wǎng)站責(zé)難說RISC-V處理器安全性存在問題反倒顯得有一些諷刺意味。

對于設(shè)計驗證，“改動指令集會需要大量設(shè)計驗證，所以如果設(shè)計驗證完整度不夠的情況下自行修改指令集反而容易出錯”這樣的觀點幾乎就等同于是因噎廢食，首先RISC-V基礎(chǔ)和主流擴展指令集目前已經(jīng)有大量的芯片以及FPGA原型在跑，驗證度已經(jīng)很高，其次每一家負(fù)責(zé)任的公司都會仔細(xì)掂量修改指令集的難度，如果超過自己的能力范圍自然會轉(zhuǎn)而選擇成熟的經(jīng)大量驗證的指令集版本，但是以“指令集修改需要大量驗證，我不讓你改還主要是為了你好”為理由剝奪大部分公司修改指令集的自由則無疑是荒唐的。

未來ARM和RISC-V的競爭將會何去何從？

目前ARM占據(jù)了以移動設(shè)備為代表的處理器IP的絕大部分市場，而RISC-V則是后起之秀。那么，未來會何去何從呢？

目前的ARM和RISC-V讓我想起了上世紀(jì)末的Windows和Linux之爭。當(dāng)時的計算機主流設(shè)備是PC，而Windows則當(dāng)仁不讓是PC端的絕對主流操作系統(tǒng)，Linux則主要是小眾極客的選擇。隨著時代的推移，計算設(shè)備的潮流逐漸轉(zhuǎn)向了移動設(shè)備，到了今天又轉(zhuǎn)到了云端數(shù)據(jù)中心高性能計算。

我們看到之前的操作系統(tǒng)霸主Windows在移動設(shè)備和高性能計算領(lǐng)域都沒有獲得很多份額，這一方面是因為Windows本來就是為了PC設(shè)計，其核心代碼比較復(fù)雜，不便于移植；另一方面其商業(yè)軟件非開源的特性也讓W(xué)indows的開發(fā)限定在了微軟公司內(nèi)部。

Linux則完全不同，其核心代碼很輕，而且沒有兼容性等歷史包袱，因此移植起來比較容易，此外其開源的特性讓社區(qū)中的愛好者程序員可以參與Linux開發(fā)，他們針對Linux本身的移植、改良和開發(fā)以及各種Linux平臺上的程序形成了Linux生態(tài)中的重要部分。對于愛好者來說，Linux開源項目的開發(fā)雖然沒有金錢回報，但是這些開發(fā)經(jīng)歷被業(yè)界認(rèn)可，可以成為簡歷上的重要一部分。這樣，Linux開源社區(qū)和愛好者互惠互利，形成了良性互動。到了今天，Linux已經(jīng)成為了云端數(shù)據(jù)中心高性能計算的主流操作系統(tǒng)之一，在移動端的主流操作系統(tǒng)Android也是基于Linux的內(nèi)核開發(fā)。

ARM和RISC-V的未來競爭格局也可能類似。首先幾乎可以肯定的是，在ARM的傳統(tǒng)優(yōu)勢領(lǐng)域，即手機領(lǐng)域，RISC-V基本沒有機會，因為手機經(jīng)過十年迭代后不太會徹底改變處理器內(nèi)核了，這也和目前Windows經(jīng)過二十多年風(fēng)雨仍然是PC市場操作系統(tǒng)龍頭老大一樣。

但是，在新興的領(lǐng)域，RISC-V和ARM都處于同一起跑線上，而RISC-V憑著指令集開源等特性很有可能可以擊敗ARM，或者至少能夠占據(jù)可觀的市場份額。目前這樣的新興市場主要是物聯(lián)網(wǎng)市場。物聯(lián)網(wǎng)市場有長尾化的特性，擁有眾多細(xì)分市場，同時對于功耗有很高的要求，因此對于可以針對不同應(yīng)用靈活修改指令集和芯片架構(gòu)設(shè)計的RISC-V有優(yōu)勢，相比之下使用ARM往往只能做一個標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，很難實現(xiàn)差異化。

此外，物聯(lián)網(wǎng)市場對于成本較敏感，RISC-V免費授權(quán)的特點對于芯片廠商也很重要。在RISC-V基金會名單中，我們可以看到高通、聯(lián)發(fā)科這樣重點布局物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)。而在目前很火的AI芯片市場，ARM和RISC-V則尚看不出明顯的優(yōu)劣。這是因為高性能AI芯片中無論是使用ARM還是RISC-V的核，主要都是作為控制器來使用，最主要的也是最核心的計算單元往往是電路設(shè)計師自行設(shè)計而不會使用IP；另一方面AI芯片的利潤空間往往較大，因此RISC-V的免費的特點并沒有帶來特別大的優(yōu)勢。