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RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?

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    发表于 2020-7-21 11:01:15 | 显示全部楼层 |阅读模式

    有人预言,RISC-V或将是继Intel和Arm之后的第三大主流处理器体系。欢迎访问全球首家只专注于RISC-V单片机行业应用的中文网站

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    本帖最后由 小飞飞 于 2020-7-22 16:05 编辑

    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(1)

    都说处理器和操作系统是国产自主可控的努力核心,其实都错了,真正的核心应该是CPU指令集。

    对于解决国产民用处理器长远的困局,最重要的是大方向要走对,避免陷入各种自研x86/ARM等“假自主”陷阱,也避免走SPARC/PowerPC等没有任何民用前景的道路。

    先不要管处理器和操作系统,第一步先要解决了处理器指令集的选择问题,龙芯没错是属于自主可控并有它的存在价值,但它不够开放,起码华为、中兴、展讯、BAT没一家能拿来研发CPU互相竞争,单靠龙芯一家公司很难打破x86或ARM构建的民用生态堡垒。既然如此,我们何不采用群狼战术?以国内各互联网巨头各自研发基于业界主流开放指令集设计的IoT物联网终端微控制器或自身服务器机群所需并可推向民用的处理器相互竞争,快速形成生态取代x86/ARM。需知道良性激烈的竞争才造就了中国今日网络应用的发达,处理器也可以。

    经比较RISC-V(读risk-five)指令集可能是最适合中国国情的,它的方针与我国秉持的开放共享、互利共赢的发展理念完美贴合。国外的巨头如谷歌、高通、三星等现在都已经加入RISC-V Foundation基金会并开始布局RISC-V处理器架构的开发了,国内公司跟进的却不多(目前已知的仅有中天微、华为、高云、乐鑫、华米、中科院计算所等),情况令人担忧。在如今国家倡导创新型经济的时代,国内公司应该抛弃短视与急功近利的被动跟随者模式,以积极的方式加入基金会并主动引领技术发展以为将来获得更多话语权。

    RISC-V诞生于美国UC Berkeley大学。2010年的一个学校假期,有感于传统商业闭源指令集在教育上使用时的局限性,大学教授Krste Asanovic、David Patterson连同毕业生Yunsup Lee、Andrew Waterman创造出了RISC-V指令集的雏形。此指令集以精简、高效、低能耗、模块化、可拓展、免费开放、无历史负累低效指令等为研发目标,经过几年积累,除了在教育领域应用,认识到它的优势,团队也决定将之推出市场商业化。

    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(2)


    武汉聚芯和北京九天最近(2017.10)在GitHub上开源了其蜂鸟E200系列处理器,面向微控制器,物联网与可穿戴设备。这是国内由商业公司开源的第一款支持RISC-V指令集的处理器。处理器设计者胡振波打出了”成为国内的下一个8051“的口号。

    (目前开源的RISCV内核基本上来自国外,且很多采用Chisel开发,大多数IC设计工程师对Chisel这种全新的高层次描述语言接受能力有限。因此国内使用Verilog来开发的开源蜂鸟E200处理器相对就比较容易上手了。)


    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(3)

    蜂鸟E200 SoC架构。RISC-V RV32xx核心。基于开源SiFive  E310 SoC开发,但将E310中的Rocket Core核替换成蜂鸟E200核。



    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(4)

    国内荔枝派推出的荔枝糖RISC-V开发板,是目前市面上性价比最高的RISC-V开发板(某宝有预售),用安路科技Anlogic EG4S20 FPGA实现蜂鸟E200软核。


    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(5)


    国内PerfXLab澎峰科技推出的Perf-V系列开发板(某宝有售),用Xilinx Artix-7 FPGA实现蜂鸟E200软核。


    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(6)

    SiFive Freedom E310芯片(2016年11月)架构,采用RISC-V RV32IMC/RV32EMC核心。

    (SiFive公司由RISC-V指令集发明者Krste Asanovic、Yunsup Lee等创办,致力于协助RISC-V开发者与中小企业以低成本的方式迈入RISC-V门槛。)


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    SiFive E310 芯片与现有Arduino采用的芯片对比。


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    SiFive HiFive1开发板, 采用SiFive Freedom E310芯片,320MHz RISC-V 32-bit架构,兼容Arduino接口,聚焦于微控制器,物联网与可穿戴设备。


    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(9)


    RISC-V如Linux一样开放(包括RTL),如ARM那样高效低能耗,没有专利或许可证方面的顾虑,而且BSD 3-Clause协议也容许企业添加自有指令集拓展而不必开放共享以实现差异化发展,RISC-V基金会则保证了RISC-V生态不会出现碎片化,最重要的是中国的国企民营互联网巨头都能够拿来设计CPU互相竞争,而在操作系统层面又互相兼容,想像一下,若华为、展讯、BAT等都能研发互相竞争而又互相兼容的处理器,以他们巨大的财力,那绝对是一个百花齐放、朝气蓬勃的国产处理器市场。

    与另一个开源指令集项目OpenRISC不同,RISC-V已经走过了仿真验证和流片验证的阶段,降低了中小企业的应用风险。对企业来说,OpenRISC缺乏吸引力,主要是因为该指令集采用的LGPL协议强制企业共享任何的创新,难以保护企业的利益。


    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(10)


    RISC-V没错目前的生态还处于初级阶段,但得力于大量的科技业巨头进驻RISC-V基金会,生态建设成熟的很快,反正中国的自主应用生态也不大,历史包袱不重,从零开始建立互相兼容的RISC-V生态或正处于一个最好的时机。更何况以目前RISC-V在业界掀起的巨大波澜来看,可以期待将来它的生态甚至很可能足以挑战x86和ARM的地位。

    一开始大可不必直上桌面处理器,可以先从微控制器和嵌入式入手,因为这一领域对于应用软件生态的依赖性不高,先把量做上去,培养出一批设计企业、人才与认识到RISC-V优势的用户,然后可以再循序进入手机、桌面甚至超算系统。面对移动5G的临近而汹涌而来的IoT物联网大潮, RISC-V为此领域提供了一个高能效低成本的解决方案,这其中的巨额商机想必也是吸引谷歌、高通、三星等投资开发的重要原因。

    nVidia已经表示将来会把旗下的GPU控制核心替换成RISC-V核。硬盘大厂西部数据也已经明确表示将来会把旗下的硬盘控制处理器替换成RISC-V核,那可是每年10亿至20亿个核的量!


    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(11)


    国内飞腾公司弃SPARC而转入ARM阵营固然有生态方面的考量,也是目前应对超算研发节点的不二选择,但长远来说,ARM在自主性、可持续发展性与经济性上有它的局限,相信将来RISC-V会在时机成熟的情况下在超算界占有一席之地。据悉欧盟超算机构EPI已经决定在规划中的两套下一代E级超算中的其中一套用上RISC-V处理器。

    SiFive Freedom U540 SoC芯片架构(2018年2月),采用RISC-V RV64GC 64-bit核心,能跑Linux(从Linux 4.15开始RISC-V的核心代码已经合并进了Linux主线内核),聚焦于机器学习、存储与网络,4+1多核1.5GHz(4x U54 RV64GC应用核,1x E51 RV64IMAC管理核),2MB二级缓存,64-bit DDR4+ECC,1x 千兆以太网, TSMC 28nm。
    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(12)







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    题主优质好文
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     楼主| 发表于 2020-7-21 11:02:47 | 显示全部楼层
    本帖最后由 小飞飞 于 2020-7-22 16:13 编辑

    SiFive HiFive Unleashed U540 SoC开发板。板载8GB DDR4 ECC RAM,32MB四通道SPI闪存,USB UART ,千兆以太网, Micro SD卡槽以及FMC拓展接口.
    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(13)

    HiFive Unleashed Expansion Board(由Microsemi和SiFive合作推出的拓展板,2018年5月),通过FMC接口与HiFive Unleashed开发板相连,方便固软件工程师在此平台上编写Linux应用程序。板上提供了PCI-E x16和PCI-E x1插槽各一条、SATA端口、M.2 SSD端口、两个USB端口、两个Micro USB端口,两个CAN收发器,HDMI、DDR4内存扩展、由eMMC管理的NAND闪存和MicroSD卡插槽。
    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(14)

    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(15)

    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(16)



    《手把手教你设计CPU——RISC-V处理器》中文书籍(胡振波著,预定于2018.05出版,讲述如何使用Verilog设计RISC-V处理器。)
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    新版经典高校教材《计算机组成与设计(RISC-V版本)》 (密码:arm7

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    RISC行业大牛David Patterson写的《RISC-V读本:开放架构脊梁》书籍


    国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(19)



    国内被应用的指令集千奇百样,有x86、ARM、LoongISA、申威-64等,一开始这对于累积人才确有好处,但害处也是显而易见,就是造成严重的重复建设,资源浪费。而在高校这个孵化人才的摇篮,也缺少了一个开放、先进、与市场接轨并适合作为各大计算机学子CPU启蒙教育的RISC指令集教材。在美国,已经有不少知名高校开始把原本使用的MIPS指令集启蒙教材转换成RISC-V了。更瞩目的是在软件业发达的印度,她们已经将RISC-V列为国家标准指令集,专注一处拨出巨款研发,不得不说在我们沾沾自喜于互联网业发达的同时,对于拥有光明前景的RISC-V上缺乏有远见的核心技术自主性与战略性建设,我们甚至有可能在不远的将来在自主民用处理器这一块败于印度!

    本篇完



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     楼主| 发表于 2020-7-21 11:05:59 | 显示全部楼层
    RISC-V中英文版技术手册,SiFive RISC-V产品技术手册,蜂鸟E200系列产品技术手册
    链接:https://pan.baidu.com/s/1bNr3hnXB_eOdnR3INJtCPQ
    提取码:4vcq

    武汉聚芯和北京九天的蜂鸟E200系列处理器GitHub开源
    SI-RISCV/e200_opensource

    RISC-V单片机中文社区(RISC-V中国非官方社区)
    RISC-V单片机中文社区 - 为推广RISC-V尽些薄力





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    楼主 干货资料啊,正是我需要的啊,这么多RISC-V 干货,必须好好学习  详情 回复 发表于 2020-7-22 11:40
    相信自已,未来是自已创造的。

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    该用户从未签到

    发表于 2020-7-22 11:25:00 | 显示全部楼层
    这么多的内容把我眼睛都看花了。感觉现在最缺少的是一款像MDK一样的高效的IDE,现在接触到的IDE都太复杂,还有就是如何提高仿真速度,好的芯片还要好的工具啊。国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(20)国内芯片技术交流-RISC-V - 解决国产民用处理器困局的终极方案?risc-v单片机中文社区(21)

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    目前IDE 是基于 Eclipse 开发的,体验好像不是很好啊,不知道Segger的 那个 SES IDE 如何?  详情 回复 发表于 2020-7-22 11:42
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    发表于 2020-7-22 11:40:47 | 显示全部楼层
    小飞飞 发表于 2020-7-21 11:05
    RISC-V中英文版技术手册,SiFive RISC-V产品技术手册,蜂鸟E200系列产品技术手册
    链接:https://pan.baidu. ...

    楼主 干货资料啊,正是我需要的啊,这么多RISC-V 干货,必须好好学习
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    发表于 2020-7-22 11:42:09 | 显示全部楼层
    xdqfc 发表于 2020-7-22 11:25
    这么多的内容把我眼睛都看花了。感觉现在最缺少的是一款像MDK一样的高效的IDE,现在接触到的IDE都太复杂, ...

    目前IDE 是基于  Eclipse 开发的,体验好像不是很好啊,不知道Segger的 那个  SES IDE 如何?
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    发表于 2020-7-22 11:50:28 | 显示全部楼层
    本帖最后由 JLINKv10 于 2020-7-22 11:54 编辑

    记得2018年 RISC-V 高手们上海复旦开会
    找关系搞了一个 SiFive公司的Hifive1板子,500块大洋啊,
    当时资料少啊,320MHz的RISC-V没跑起来,现在还在吃灰。。。论坛有高手跑起来的? 交流交流,这个芯片好像可以做 卷积网络啊,希望与各位大神交流交流
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