理解RISC-V：开源指令集架构的未来

理解RISC-V：开源指令集架构的未来

RISC-V指令集架构完全开放，免费授权可大幅降低芯片开发成本。RISC-V指令集架构精简灵活，可支持模块化设计，开发者可根据需求自行配置不同指令子集实现差异化开发，同时缩小了芯片所需面积，使得同一片晶圆可切割更多颗芯片，降低单颗芯片成本的同时可有效减少芯片功耗。

目前，在细分市场众多的消费电子、物联网、边缘计算等新兴应用领域内，越来越多的芯片企业采用RISC-V指令集架构设计开发芯片。RISC-V基金会会员单位数量已经超过3,600名，包括谷歌、英伟达、英特尔、高通、三星、西部数据、阿里巴巴、华为、腾讯等都是基金会成员。

在首届玄铁RISC-V生态大会上，中国工程院院士倪光南表示，RISC-V最早应用于IoT领域，现正逐步走向更广阔的应用领域。RISC-V不仅可以在工业控制、物联网、智能家居等对算力要求不高的领域得到推广，现在也正在向对算力有更高需求的桌面应用、边缘计算等领域发展。

根据RISC-V基金会的数据，2022年采用RISC-V芯片架构的处理器已出货100亿颗，其中一半来自中国。据其预测，到2025年RISC-V芯片出货量将突破800亿颗（此前RISC-V2021年中国峰会预估为600亿颗），增长速度远超预期。

RISC-V与x86架构对比

从工作流程角度：

• x86架构（复杂指令集）：就像是一本内容详细、步骤复杂的高级工程师操作手册。它里面有各种各样复杂的指令，每一条指令就像是一个复杂的工艺流程，可以完成很多不同的任务。例如，一条指令可能就像是一个高级技工的操作步骤，他可以同时操作多个机器，完成多个零件的加工、组装等复杂工序。这种架构适合处理复杂多样的任务，就像这个工厂有能力承接各种复杂的定制化订单，不过因为指令复杂，操作手册（指令集）的理解和执行成本（硬件实现和软件编译）相对较高。
• RISC-V架构（精简指令集）：更像是一本简洁明了的基础工人操作手册。它的指令简单明了，每一条指令就像一个基础工人的操作步骤，只专注于完成简单的、特定的任务，比如搬运零件、拧紧螺丝等。这些简单指令通过合理的组合和流水线作业（类似于工厂的流水线生产），可以高效地完成复杂的生产任务。就像这个工厂通过简单高效的分工协作，也能够生产出高质量的产品，而且因为操作手册简单，工人（硬件）更容易理解和执行指令，软件编译也相对简单。

从工具使用角度：

• 指令集架构：也可以比作是工匠（计算机硬件）使用的工具集。不同的指令集架构就是不同的工具套装。
• x86架构：是一套功能齐全、但有些复杂的工具套装，里面有各种各样的多功能工具，有些工具可以同时完成切割、打磨、钻孔等多种功能（复杂指令）。使用这套工具套装可以完成很多复杂的雕刻作品（复杂的计算机任务），但是工匠需要花费更多的时间来学习如何使用这些复杂的工具。
• RISC-V架构：则是一套简单实用的工具套装，里面的工具功能单一，比如只有单独的切割工具、打磨工具、钻孔工具（精简指令）。工匠通过熟练地组合使用这些简单工具，同样可以完成精美的雕刻作品，而且由于工具简单，工匠更容易上手，也更容易根据自己的需求对工具套装进行扩展和定制。