北京长风信息技术产业联盟：2022年北京市RISC-V产业生态发展研究（11页）.pdf

1、北京市 RISC-V 产业生态发展研究一、RISC-V 概述（一）RISC-V 的产生和开源RISC-V（发音为“risk-five”）是一个基于精简指令集（RISC）原则的开源指令集架构（ISA）。2010 年，加州大学伯克利分校一个研究团队的新项目需要采用一种处理器指令集。在分析了 ARM、MIPS、SPARC、X86 等多个成熟指令集后，研究团队发现它们不仅设计复杂，还存在知识产权问题，于是决定从零开始设计一套全新的指令集，并将其目标设定为能满足从微控制器到超级计算机等各种尺寸的处理器、能支持从 FPGA 到 ASIC 到未来器件等各种实现、能高效地实现各种微结构、能支持大量的定制与加速

2、功能、以及能和现有软件栈与编程语言很好的适配。同时，设定该指令集最重要的特征就是要稳定不会改变和消失。2011 年 5 月，第一版 RISC-V 正式发布。遵循其设计宗旨，该指令集设计非常简单，采用了基础指令集与扩展指令集分离的方式。基础指令集包含指令数量不足 50 条，但已完全可以用于实现一个具备定点运算和特权模式等基本功能的处理器；扩展指令集提供了一些常用的原子操作指令、浮点运算指令等，用户也可根据需求进行自定义。这种设计方式使该指令集既保留了“简单”的特性，又赋予了用户充分的灵活性。研究团队认为，指令集 ISA 作为软硬件接口的一种说明和描述规范，不应像 ARM、PowerPC、X86

3、等指令集一样需要付费授权才能使用，而应该开放（Open）和免费（Free），因此决定对其开源，并选择了对商业集成非常友好的 BSD 开源协议。于是，一套全新的开放指令集 RISC-V 就此诞生全世界任何公司、大学、研究机构与个人都可以开发兼容 RISC-V 指令集的处理器并融入到基于 RISC-V 构建的软硬件生态系统，而无需为指令集支付任何费用。研究团队对 RISC-V 寄予厚望，希望它能被应用到各种场合，从微控制器到超级计算机；也希望它能像 Linux 通过开源成为全世界操作系统的事实标准之一那样，最终成为全世界处理器指令集的事实标准，为下一个 50 年计算机系统设计与创新做出奠基性贡献。

4、（二）RISC-V 基金会第一版 RISC-V 发布后并未引起广泛关注，也未取得预期反响，反而备受多方质疑。一方面，很多学术界人士认为 RISC-V指令集毫无技术创新，使之难以取得学术界的认可；另一方面，工业界对于这种由学术界推出的新指令集持观望态度，主要原因在于，处理器的性能与选择哪种指令集关系不大，开放指令集并不具有性能优势。2011 年以来，研究团队设计并实现了一个基于 RISC-V 指令集的顺序执行的 64 位处理器核心（代号为 Rocket），并前后基于 45nm 与 28nm 工艺进行了 12 次流片。Rocket 芯片实测数据表明 RISC-V Rocket 处理器核已具有良好的

5、竞争力。为了凝聚全世界的力量共同构建开放、合作的软硬件社区，打造 RISC-V 生态系统，研究团队在 2015 年成立了非盈利组织RISC-V 基金会（RISC-V Foundation）。至今为止，已有三百多家单位加入了 RISC-V 基金会，包括谷歌、华为、阿里巴巴、IBM、镁光、英伟达、高通、三星、西部数据等国际领军企业以及加州大学伯克利分校、麻省理工学院、普林斯顿大学、ETH Zurich、印度理工学院、洛伦兹国家实验室、新加坡南洋理工大学以及中科院计算所等学术机构。这些企业与研究机构均可通过 RISC-V基金会这个平台参与指令集规范的演进以及软硬件生态系统的发展。为了降低潜在的技术出

6、口法律限制风险，减轻来自地缘政治的潜在破坏，同时为了确保基金会更加中立、开放和包容，2018年 12 月 RISC-V 基金会首次宣布将注册地迁移至瑞士，此举受到全球 RISC-V 爱好者的广泛好评。随后中国企业界和学术界加速了参与和融入 RISC-V 基金会的进程。RISC-V 基金会的日常运营由董事会负责，董事会由四名常务理事和十六名理事构成，其中的中方理事有九名，占比达到 45%。二、北京市 RISC-V 应用现状在当前我国大力提倡尖端技术自主可控的背景之下，RISC-V的出现和发展对我国打破芯片市场垄断、实现芯片自主可控和增强芯片业创新能力所体现的重要意义将越来越明显。RISC-V 指