RISC-V架构能否有效挑战ARM和英特尔
RISC-V架构短时间内无法挑战ARM,挑战英特尔更是不可能。
无论是是从架构本身的优缺点,还是从架构生态来看,RISC-V都还有很长的路要走。
1、RISC-V架构的发展和优势RISC-V 指令是2010年,美国加州大学教授克里斯塔阿萨诺维奇(Krste Asanovic)带领的团队大约花了四年时间,设计和开发了一套完整的新的指令集,这是在RISC 基础上发展出来的指令集架构,V还代表了变化(variation)和向量(vectors)。
RISC-V架构本质上依然采用RISC指令集,这和ARM架构的指令集是一样的。
当年ARM架构是因为英特尔CPU太贵才慢慢发展起来。
而如今,各厂商又感受到ARM授权费太贵及英特尔完全“闭门不开”,RISC-V在世界范围内才逐渐步入发展热潮。
在中国,由于美国对华为、中兴等高科技公司的芯片打击。
中国高度
相继成立了中国RISC-V产业联盟和中国开放指令生态系统(RISC-V)联盟。
2019年5月才开始准备在中国深圳、成都、上海、杭州、北京5个城市的RISC-V进行路演,以推动RISC-V在中国的产业化。
RISC-V和ARM都是基于RISC指令,所以常规优点都差不多(下一节有介绍)。
但RISC-V是免费开源的,而ARM是收费授权的。
这一点,可以让基于RISC-V架构的芯片设计者会更多。
但这需要时间积累,ARM花了几十年时间才有今天广泛采用ARM架构的CPU出来,RISC-V要想短时间内超过ARM完全没有可能。
先得把RISC-V架构产业化,然后要有广泛的芯片厂家认可,市场认可才会有自己的良好生态。
2、ARM架构的发展和优势ARM架构最早它起源于英国的Acorn计算机公司,该公司主要为赌博机生产微控制器,但却破天荒接到英国BBC的一个供货订单。
它为了完成这个订单,找了当时市面上的主流的芯片公司包括摩托罗拉、英特尔。
但是一个不满足,一个太贵。
最终决定自己开发芯片。
于是他们用RISC指令设计出了第一代ARM。
1990年,Acorm公司运和苹果合作成立了ARM公司。
开始他们生产的芯片销售业绩并不是很好。
于是,ARM决定改变策略,不再生产芯片,转而以授权的方式,将设计方案转让给其他公司,即“Partnership”开放模式。
也正因为这个模式,ARM公司非常专注于架构设计,它的架构越做越好。
充分发挥出了自己的架构的优势:性能够用,功耗很低,体积很小,价格低廉。
所以,ARM架构在嵌入式、消费电子领域应用非常广泛。
当然这也得益于ARM专注于设计,而芯片设计留给了外面大量的厂家。
使得ARM架构的生态在特定领域非常好。
3、英特尔的X86架构发展和优势英特尔不用我介绍,大家都非常熟悉了。
它的X86架构采用的是CISC指令集(复杂指令集)。
从计算机发展之初就一直是为提高性能而服务的架构,RISC只不过是觉得CISC指令集很多指令用到频率不高,为了省钱精简而来的。
确实在嵌入式和消费电子领域确实有很多优势(毕竟这些领域性能要求不高,功耗需要控制到位)。
但是在需要高性能、不是特别在乎功耗的计算机领域,英特尔已经是公认的霸主。
就连AMD也只能跟在后面分点汤喝。
英特尔的X86架构优势非常明显,主要体现在性能强劲,扩展能力非常强,兼容性非常好,软硬件生态已经非常完善。
这些个优点不是一朝一夕能够达到的,就算英特尔自己也是花了好几十年沉淀下来的。
作为新生RISC-V架构,连特定领域的ARM架构恐怕都得很长时间来迎头赶上。
和英特尔比,那几乎是不可能的了。
因为你的基础就是RISC,目标就是低功耗上性能够用就行。
再加上软硬件生态沉淀。
想超越英特尔还是洗洗睡吧,不知道要到猴年马月。
总结综上所述,RISC-V基础是RISC,和ARM的基础是一样的,但是ARM架构生态已经很完善,RISC-V短时间无法超越ARM架构。
至于基于CISC的X86架构,人家的高性能、高扩展、高兼容以及非常完善的软硬件生态。
RISC-V想超越英特尔几乎不可能。
cpu 的核心是 指令集。
指令集就是一个功能模块。
功能模块多了 就需要如何排列这些模块来提高效率。
就好像一个公司 有干活的。
也有组织干活的。
risc-v 路还很长。
很多人搞不懂以为原子弹CPU厉害。
其实不然。
cpu 就像写一本书。
因为别人一直在写。
已经不是单一的难度了。
想要超越几乎不可能。
intel amd arm 每代cpu 指令集在增加。
内部结构在优化。
新的几乎不可能超越
参考:
在短时间内,RISC-V架构还无法挑战ARM架构与X86架构。
基于X86架构的英特尔以与AMD几乎占领了整个PC领域,ARM架构则是占领了几乎整个手机端的芯片,像华为的麒麟处理器、高通的骁龙处理、苹果的A系列处理器以及联发科都是基于ARM架构进行开发的。
但是ARM架构与X86架构属于闭源的,是西方国家开发,如果我们想要使用,需要交纳大量的授权费用。
如果西方国家不让我们使用了,我们也就无法使用了。
华为也是担心自己未来不能够继续使用ARM架构,所以直接将ARM-V8指令集的永久授权购买了过来,不受任何政治、经济等因素的影响。
即使未来ARM不与华为进行合作了,华为依然可以使用ARM V8架构,并且可以在ARM V8架构的基础上进行修改。
除了ARM架构与X86架构,还有一个“潜力股”架构RISC-V架构是一个基于精简指令集(RISC)原则的开源指令集架构(ISA),最重要的是这是一个开源的架构,任何国家、任何企业都可以免费使用,并且可以查看与修改源代码。
RISC-V架构与ARM架构都是基于精简指令集(RISC),X86架构则是基于复杂指令集(CISC)。
尤其是近几年RISC-V架构炒得非常的火热,越来越多的国家重视RISC-V架构的发展,RISC-V架构更是被很多人称为半导体行业的Linux,因为它与Linux一样都是开源的。
RISC-V架构对于我们来说有何意义?
RISC-V架构象征着自主、可控、创新,这也是中国芯的“新机遇”,因为它是一个开源的架构,我们使用它并不需要交纳授权费用,并且也没有国家可以阻挡我们对它的使用。
RISC-V架构在我国发展的也特别好,因为在西方国家可能会受到ARM与X86架构的排挤,毕竟它也是ARM与X86的一个竞争对手,ARM与英特尔自然不想让它发展起来。
而我国又没有自己的架构,所以我们就决定发展RISC-V架构。
在2018年10月份,中国 RISC-V 产业联盟正式成立。
与此同时上海明确表示,支持 RISC-V 相关设计和开发的企业,这对于国内半导体产业推动 RISC-V 是非常大的突破和助力。
目前中科院计算所、华为、阿里巴巴等在内的20多家企事业单位都加入了RISC-V基金。
笔者观点:RISC-V架构现在的生态还不是很完善,与ARM、X86之间有着很大差距,在短时间内想要超越ARM、X86还是非常困难的。
当然虽然越来越多企业的布局,RISC-V架构的发展潜力还是非常大的。
参考:
RISC-V架构短时间内很难挑战ARM和英特尔,未来还是有很大可能性的,比如当初谁能想象华为海思有挑战高通、苹果的能力呢?
在这之前,我们要明确的知道,我们到底在谈论什么?
RISC-V指的是RISC系列指令集的第五代产品,对应的是ARM指令集、英特尔的X86(含64位)指令集。
下
指令集存储在CPU内部,引导CPU进行运算,并帮助CPU更高效运行,介于软件和底层硬件之间的一套程序指令合集。
可以理解为是CPU的大脑。
CPU主要有两大指令集复杂指令集架构,包含X86。
精简指令集架构,包含ARM、MIPS和RISC-V。
复杂指令集架构和精简指令集架构有什么区别呢?
举个例子:命令一
从这里可以看到,对于命令别人做事这样一件事情,不同的人有不同的理解。
有人认为先给接受命令的人足够的训练,让他掌握各种复杂技能(在硬件中实现对应的复杂功能),那么以后就可以用非常简单的命令让他去做很复杂的事情——比如只要说一句“吃饭”,他就会吃饭。
有人认为这样会让事情变得太复杂,毕竟接受命令的人要做的事情很复杂,如果你这时候想让他吃菜怎么办?
难道继续训练他吃菜的方法?
我们为什么不可以把事情分为许多非常基本的步骤,这样只需要接受命令的人懂得很少的基本技能,就可以完成同样的工作,无非是下达命令的人稍微累一点——比如现在我要他吃菜,只需要把刚刚吃饭命令里的“舀起一勺饭”改成“舀起一勺菜”,问题就解决了,多么简单。
这就是“复杂指令集”和“精简指令集”的逻辑区别。
X86、ARM、RSIC-V这三种架构的主要应用方向:X86:传统PC市场的主流,善于处理大数据,IP掌握在英特尔和AMD手中;
ARM:移动(手机)市场,处理快数据为主,目前也使用在便携笔记本中,IP大部分掌握在ARM公司;
RISC-V:当需要同时兼顾数据传输速度与传输量时,X86、ARM架构的胜任能力有限,RISC-C表现出了较强的优势。
RISC-V的优势RISC-V是全面开源免费的,允许任何用户自由修改、扩展,而ARM需要支付高昂的IP费用才可以使用。
RISC-V最大的特性在于“精简”,X86和ARM的架构篇幅动辄几百数千页,RISC-V的规范文档仅有145页,且“特权架构文档”的篇幅也仅有91页。
RISC-V的基本指令数目仅40多条,加上其他的模块化扩展指令,总共也只有几十条指令。
RISC-V将不同的部分以模块化的方式组织在一起,并试
RISC-V也可用于手机、服务器,但它的优势在于即将登场的物联网时代RISC-V作为新兴架构,以其精简的体量,或许在未来的IOT领域中能取得绝对的优势。
IOT领域对AI芯片既要求高计算能力,又要求低延迟,同时芯片的成本要低。
RISC-V就是站在未来的这个风口上,但能不能飞得起来还是一个未知数。
RISC-V也并不是没有对手,MIPS也属于精简指令集架构,它们有很多的相似的地方。
另外英特尔、ARM、AMD等巨头都已经看到了下一场的盛宴是物联网,都已经纷纷提前布局物联网。
又有谁能预测到未来会不会半路再杀出个程咬金来呢?
更重要的是能集成类似FPGA这样的芯片,微程序可以动态加载,需要AI就是神经网络,需要解码编码就装入H265之类的IP,一般的交互操作FPGA就睡觉。
这样性能通过FPGA提升,低功耗就用RISC5本身的简单高效来实现。
现在RISC5还是个孩子,没有能力挑战ARM和intel,未来或许可能,只要牙膏厂继续挤牙膏,被替代就是可能的。
另外,intel在非移动设备上面是王者,AMD只是挑战,现在不可能颠覆。
ARM也没闲着,在移动设备方面是王者,在服务器方面也在积极发展。
未来国内自主的芯片RISC5是有希望大力发展的,虽然现在是龙芯有优势,但是龙芯的指令集是mips,是个舶来品,不能完全自主。
参考:
90年代末期,随着各国半导体技术产业链成熟及移动手机井喷式普及,ARM公司基于IP授权的商业模式在移动互联网推进的浪潮中赚的盆满钵满。
在随后的发展中,苹果公司推出了基于ARM芯片设计的ipod及颠覆移动电话模式的Iphone,谷歌发布了基于ARM指令集的Android系统,至此,移动互联网进入了飞速发展阶段,ARM也因此奠定了在处理器芯片市场的霸主地位。
当英特尔还沾沾自喜于自己的PC市场时, ARM 架构已经默默在手机处理器 IP 领域一统江山,并且建立起庞大、完整的生态系统供应链,等到英特尔觉悟想要回攻手机领域时,一切为时已晚。
而此时,另一个星星之火正悄悄被点燃,就是标榜开源架构的 RISC-V 。
RISC-V指令集是一个灵活的、现代的、没有专利问题和没有历史包袱的全新指令集,并且以BSD许可证发布。
任何公司都可以在自己的产品中免费使用,而修改也无需再开源。
和成就了ARM的授权模式相比,RISC-V不仅能让公司收益,也能够让大学和研究机构更好地研究新的处理器技术和架构。
基于这种开放式标准协作实现处理器的方式,为RISC-V架构提供了更高水平的软件扩展度和硬件自由度。
同时,回顾过往我们可以看到,开源的运作方式创造了诸多新的商业模式,提高了产业效率降低了研发成本,典型的如Linux操作系统。
参考:
在未来的物联网时代,RISC-V架构很可能会打败ARM和intel。
RISC-V具有开源、免费、精简指令集等优势,在新兴的领域RISC-V与ARM、Intel处于同一起跑线上,在未来的物联网市场可能会分得一杯羹。
CPU的指令集(ISA)首先,我们科普一下指令集。
指令集,可以理解为CPU可移植性的“指令”集合,可以实现加减乘除的运算,以及接收外部输入、控制输出等。
指令集是沟通软件和硬件的桥梁。
目前,我们熟悉的intel和AMD采用了x86指令集,基本统治了PC市场;
出现比较晚的ARM指令集则基本占领了移动端的大部分市场;
家里的一些智能设备,可能采用了MIPS架构,我国的自主可控处理器龙芯同样采用了MIPS架构。
RISC-V指令集开源RISC-V指令集最大的特点就是开源,并且是以BSD许可证方式发布,简单来说就是,任何公司和
相比ARM来说,一个ARM指令集架构的许可证至少需要上千万美元,“架构授权”更是天文数字,只有有钱人才玩得起。
构成RISC-V包含了一个非常小的基础指令集和一系列的可选扩展指令集,基础的指令集只有40条指令,通过一系列指令集的扩展,几乎可以用于任何一个领域的微处理器,比如云计算、存储、MCU、DSP处理器等。
是否能挑战ARM和Intel?
RISC-V和ARM之间的关系,让我们想起了Windows和Linux之争。
当年,计算机主流设备是PC,windows当仁不让的成为主流的操作系统,linux则是小众极客的选择;
随着时代推移,计算机设备潮流转向了移动端,如今又转向了云端数据中心高性能计算。
目前的格局是,曾经的操作系统霸主windows在移动设备和高性能计算领域没有获得很多份额,一方面是因为windows专门为PC设计,核心代码复杂,不便于移植;
另一方面,商业软件的闭源特性限定了其发展。
相反,Linux完全不同,核心代码很轻,移植容易,而且是开源的,Linux已经成为云端数据中心高性能计算的主流操作系统,移动端的Android也是基于Linux内核开发的。
未来,RISC-V、ARM、x86的格局也类似,在传统领域,比如手机领域,ARM依然是王者,RISC-V基本上没有机会,在PC处理器、服务器处理器领域,x86架构仍然是主流。
然而,在新兴领域,RISC-V凭借开源等特性,很可能击败ARM,特别是物联网市场,对功耗和成本要求比较敏感。
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参考:
结论是不能,至少短时间内看不到希望,现在做芯片不仅仅是芯片本身,还要考虑生态!一、RISC-V的优劣势关于RISC-V这几年非常火,原因在于它一个开源免费的架构,而像ARM是要收费的,并且不便宜,而X86基本不对外授权。
所以众多的厂商选择研究它,使用它,一方面是为了所谓的自主可控,不被别人卡脖子,另外自然也有经济考量,这些是RISC-V的优势。
但RISC其实是精简指令集产品,在设计之初,只不过是觉得CISC指令集很多指令用到频率不高,为了省钱、提高效率,所以进行精简而来的。
这就导致了RISC-V这样的架构,只在特定领域,比如目前主要是用在嵌入式和消费电子领域,性能不会很强,功能也不会很强。
这就导致了与ARM、X86这样的架构,完全就不是一回事,或者说得不客气一点,就目前而言,还没有比肩的能力。
二、X86、ARM成功的关键并不仅仅是芯片本身另外,就算精简指令集产品,以后牛逼起来了, 成为了主流,不是什么缺点了。
最大的问题在于生态。
X86之所以这么牛,在于与windows形成了wintel联盟,其它PC芯片得不到windows的支持,发展不起来。
而ARM也是如此,有安卓的支持,其它的芯片也很难再发展起来。
而RISC-V是开源的,大家都可以修改来修改去的,要形成一个统一的生态,何其艰难,估计也形成不了,最后可能也就大家你玩你的,我玩我的。
而像X86、ARM都有统一的生态,在这样的情况之下,RISC-V怎么去比,所以也就是用于物定领域,不需要什么生态的地方,也不会做为通用芯片的架构的,因为确实不是一个级别的东西。
参考:
不要低估了开源运动的潜力。
曾经闭源的微软多么风光,现在还不得投奔开源运动。
参考:
从理论上说risc-v确实具有这样的潜力。
但是毕竟是新生架构,无论是相比x86还是相比arm,都过于年轻了。
不是说risc-v发布的晚,而是使用的晚,没有人用,就没有人去贡献开发力量,架构进步就慢,同时难以产生价值,就愈发没人用。
参考:
当然有可能啊。
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跟安卓能挑战iOS一样的!开发的人多了,用的人多了,自然就优化了!而且现在必须只能用这个了!肯定会做好的!, \"ultra\": , \"normal\": }} --}