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挑战X86、ARM架构,RISC-V GoGoGo!(1)

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    发表于 2019-12-25 09:48:43 | 显示全部楼层 |阅读模式

    成为RISC-V行业新人,是你正确的选择!

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    本帖最后由 孔明 于 2020-10-10 20:00 编辑

    国外芯片技术交流-挑战X86、ARM架构,RISC-V GoGoGo!(1)risc-v单片机中文社区(1)


    芯片行业落后三四十年的中国,能否借RISC-V发展契机直击行业“金字塔尖”,绝地求生。

    近日,由海淀区政府、北京市科委、北京微芯边缘计算研究院共同发起,中关村科学城开源芯片源码创新中心成立。创新中心将推动芯片设计领域全球标准创建,建设国际开源平台,提升我国芯片设计硬实力和自主可控核心能力。

    众所周知,芯片的架构设计一直被誉为芯片行业的“金字塔尖”,难度巨大,且一直被国外垄断。

    此次,中关村科学城开源芯片源码创新中心的成立,旨在抢抓RISC-V芯片生态发展机遇期,构建RISC-V芯片创新生态,打造我国自己的芯片和架构。

    多年来, 由ARM公司主导的ARM架构、与英特尔主导的X86架构是全球芯片领域的主流架构。随着人工智能等前沿科技发展,这些老牌的主流架构开始面临众多挑战,不少科技巨头纷纷转向RISC-V架构。RISC-V因其灵活、精简、开源等特性,成为全球芯片领域备受关注的架构,也 被视为中国芯的“新机遇”。

    全球芯片领域主流架构“两极争霸”的局面或许将会变为“三足鼎立”的新篇章。

    RISC-V突围的故事,还是要从两大巨头如何形成开始说起。

    初代芯片王朝的崛起

    学过半导体的人都知道一句话, CPU的发展史简单来说就是Intel公司的发展历史。从1971年,Intel推出了世界上第一款微处理器至今,CPU的发展已经有近五十多年的历史。而Intel在CPU发展前进的每一步上都留下了浓墨重彩的一笔。

    1968年,戈登·摩尔和罗伯特·诺伊斯在硅谷创办了Intel公司。戈登·摩尔,正是大家所熟知的“摩尔定律”的提出者。

    1971年, 世界上第一块微处理器4004在Intel公司诞生了,片内集成了2250个晶体管,晶体管之间的距离是10微米,能够处理4bit的数据,每秒运算6万次,频率为108KHZ,前端总线为0.74MHz (4bit)。

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    没有微处理器,个人计算机就不可能出现,而没有个人计算机,就不可能有后来的互联网革命。可以说,微处理器的出现,改变了整个世界。
    1978年6月8日,Intel生产出了世界上第一款16位的微处理器并命名为“i8086”。

    i8086的出现也同时开创了一个新时代: X86架构诞生了,它定义了芯片的基本使用规则。

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    X86架构指的是CPU执行的一些计算机语言指令集,由于Intel从8086开始,此后升级的每一代芯片(例如80186、80286等)都用的同一种CPU架构,所以人们将这些指令集统一称之为X86指令集,也就是所说的X86架构。

    1981年使用X86架构的8088芯片首次用于IBM PC机中,开创了全新的微机时代,也就是大家 熟知的个人PC时代。

    1993年,Intel推出了奔腾处理器Pentium。Pentium是x86系列一大革新。其中晶体管数大幅提高、增强了浮点运算功能、并把十年未变的工作电压降至3.3V。这样不仅可以大幅减少功耗,也让性能有了新的突破。

    奔腾处理器的诞生,让Intel公司甩掉了只会做低性能处理器的帽子,其运行速度达到工作站处理器的水平。Intel一举超过所有日本半导体公司,坐上了半导体行业的头把交椅。

    此后,以 Intel、AMD等公司为代表的X86架构芯片遍横扫世界,统治了个人PC与服务器时代,书写着王朝的史诗。

    王朝演替,各据半壁江山

    技术决定能否提供需求,而需求也决定了技术发展的方向。

    随着移动互联网时代的到来,人们对电脑等大型设备需求降低,对手机等移动设备需求显著提升,在这个需求变革契机, 另一巨头ARM显现出来,开启了自己的传奇。

    1981年, 电子设备设计和制造公司Acorn迎来了一个难得的机遇,英国广播公司BBC打算在整个英国播放一套提高电脑普及水平的节目,他们希望Acorn公司能生产一款与之配套的电脑。

    接下这个任务之后,Acorn公司就开始干了起来。很快他们就发现,自己产品的硬件设计并不能满足需求。当时CPU的发展潮流,正在从8位变成16位,性能正在大幅提升。 Acorn自己并不能制造生产芯片,他们只能去寻找其他厂商合适的芯片。

    一开始,他们打算使用美国国家半导体和摩托罗拉公司的16位芯片。但是,经过评估后,他们发现了两个缺陷:第一,芯片的执行速度有点慢,中断的响应时间太长。第二,售价太贵,一台500英镑的电脑,处理器芯片就占到100英镑。

    于是他们打算去找当时如日中天的Intel,希望对方提供当时代表最先进技术的80286处理器的设计资料和样品,但是,却遭到了拒绝。 无奈下Acorn公司只能自己造芯片。

    经过多年的奋斗,Acorn最终完成了CPU的设计。对于这块芯片, Acorn给它命名为Acorn RISC Machine。这也就是这就是大名鼎鼎的“ARM”三个字母的由来。后来的ARM架构,指的也是设计这款芯片时采用的架构。

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    1985年,Acorn研发出来的第一款处理器芯片的型号,被定为 ARM1。但是,就在同一年,1985年10月,英特尔发布了80386。 在80386面前,ARM1显得弱小不堪。在ARM1之后,Acorn陆续推出了好几个系列,例如ARM2,ARM3。

    1990年,Acorn公司正式改组为 ARM计算机公司——Advanced RISC Machines(虽然缩写相同,但ARM芯片是Acorn RISC Machine的缩写)。 ARM公司是Acorn、苹果、诺基亚、VLSI、Technology等公司的合资企业。





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