阿里自研RISC-V 芯片成功运行 Android 10

文|白开水

阿里巴巴旗下的平头哥半导体（T-Head）公司宣布，已经成功将 Android 10 移植到自己的 RISC-V 芯片上，并开源了全部相关代码。

社区公告显示，Android 10 系统已经可以在玄铁 910 芯片上流畅运行。ICE EVB 是 T-Head 开发的基于玄铁 C910 的高性能 SoC 板。ICE SoC 集成了 3 个玄铁 C910 内核（RISC-V 64）和 1 个 GPU 内核，具有高速、智能、高性价比的特点。该芯片可提供 4K@60 HEVC/AVC/JPEG 解码能力，以及多种高速接口和外设；适用于 3D 图形、视觉 AI 和多媒体处理。

玄铁 910 处理器于 2019 年 7 月份正式发布，是目前业界最强的 RISC-V 处理器。据介绍，其可用于设计制造高性能端上芯片，应用于 5G、人工智能以及自动驾驶等领域。使用该处理器可使芯片性能提高一倍以上，同时芯片成本降低一半以上。

“授权可用”是X86架构和ARM架构的共同点，也是英特尔和Arm公司的护城河。然而，随着RISC-V的崛起，Arm开始坐不住了，因为开源的RISC-V抢夺的就是Arm的市场。

RISC-V架构和ARM架构其实是宿命之战。ARM架构过去被称作进阶精简指令集机器（AdvancedRISCMachine），都是RISC（Reduced Instruction Set Computing ，精简指令集），市场重叠度甚至可以达到100%。

作为精简指令集，RISC-V架构和ARM架构都必将盯着现有的可携带市场以及未来的智能物联网市场。现在是RISC-V蚕食ARM架构的市场，原因在于ARM架构拥有良好的生态系统。然而，在未来这样的优势又能够持续多久呢？

所以，Arm开始着急了。留给RISC-V架构的前路要么是取代ARM架构成为精简指令集的新王，要么被ARM架构彻底边缘化，现有“打官腔”说的“良好共存”想来是万万不会成行的。

Arm自然也不想被温水煮青蛙，每年进步一点点的RISC-V架构现在已经取得了不俗的成绩。

RISC-V联盟在官网上这样讲到，RISC-V是一种开放式ISA（指令集体系结构），为处理器体系结构的创新开创了新纪元。RISC-V基金会由325多家成员公司组成。这是该技术的主要优势。

开源的优势让RISC-V架构吸引了一众有影响力的公司。

我们可以看到，白金会员里面不乏阿里巴巴、三星、美光和谷歌等实力超群的高 科技 公司，而金、银和审计员队列中也有台积电、华为和英飞凌这样在各自领域占据主导地位的大企业。现在这些企业还都是ARM架构的受益者。

当然，这些巨头公司加入RISC-V联盟并非是提前站位然后静观其变，而是投入精力在推动RISC-V走向成熟。

在RISC-V生态中，既有晶心 科技 、Si-Five这样的公司为其打造内核，夯实底层结构，也有阿里巴巴、兆易创新和华米 科技 这样的公司在不断地推出基于RISC-V架构打造的性能领先的处理器产品。

2018年9月17日，华米 科技 正式发布全球智能可穿戴领域第一颗人工智能芯片——“黄山1号”。 “黄山1号”是全球首款集成AI神经网络模块的可穿戴处理器，也是全球首款RISC-V开源指令集可穿戴处理器，拥有AI驱动、闪电性能、苗条功耗三大特点，应用了Always on技术，区别于传统AI，实现了AI从云到端的前移，实时计算无需传输。2019年6月11日，华米 科技 在2019夏季新品发布会上发布了AMAZFIT智能手表2及AMAZFIT米动 健康 手表。AMAZFIT米动 健康 手表正是基于“黄山1号”芯片打造。

2019年7月25日，玄铁910正式发布，这是平头哥半导体成立之后的第一款产品。玄铁910基于RISC-V的处理器IP核，开发者可以免费下载FPGA代码，开展芯片原型设计架构创新。

2019年8月22日，业界领先的半导体供应商兆易创新GigaDevice正式发布基于RISC-V内核的GD32V系列32位通用MCU产品，提供从芯片到程序代码库、开发套件、设计方案等完整工具链支持并持续打造RISC-V开发生态。

上述的每一款芯片都极具代表性，而发布时间较为密集，这对于Arm而言已经不是敲醒警钟了，而是警笛长鸣。诚然，就算有了更多的内核以及最新的产品面世，RISC-V架构相较于ARM架构而言还是很稚嫩，毕竟生态系统相差甚远。

中国工程院院士倪光南曾表示，任何一种新兴事物的发展，生态系统的建设是关键。Arm也正是利用这一点在攻击RISC-V架构。但晶心 科技 总经理林志明认为，“这只是给攻击者自己壮胆用的，并没有对RISC-V产生真正的打压，并且，现在攻击开源生态，本身就不会得到任何好处，反倒会产生反作用力。”

令Arm感到恐慌的还有RISC-V未来的潜力，尤其是在智能物联网领域的潜力。在边缘设备的芯片中很多都是以神经网络（NN）硬件进行机器学习，这样就有需求为神经网络配置硬件加速，RISC-V CPU中的ALU（算数逻辑单元） 就可以满足这样的需求。而智能物联网大趋势同样是ARM架构的当下和未来。

在打造RISC-V架构生态系统的过程中，我们可以很明显地感受到一股来自于东方的“神秘力量”，也就是中国芯片公司对于RISC-V架构的推崇和拥护。中国有着巨大的芯片需求，同时中国芯片厂商自己也有需求做大做强，RISC-V架构虽然“军阀割据”但尚未有“一朝天子”，这对于国产芯片厂商而言是莫大的机会。

面对重重危机，Arm已经开始吹响狙击的号角。北京时间2019年10月9日凌晨，Arm宣布在部分CPU内核引入自定义指令功能，即客户能够编写自己的定制指令来加速其特定用例、嵌入式和物联网应用程序。这意味着，从2020年开始，使用Cortex-M33内核及之后的Cortex-M CPU内核系列的所有Arm客户都可以免费使用自定义指令功能。

回顾RISC-V那句话，开源是RISC-V架构最大的竞争力，现在Arm打算让其优势不再。当Arm决定主动出击，此时的RISC-V架构也已经是离弦之箭，进了这“八角笼”只会有一个胜者站着出来。

精简指令集（RISC）”原则的开源指令集架构

risc-v是一种基于“精简指令集（RISC）”原则的开源指令集架构。 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的一套程序指令集合集。 与大多数指令集相比，RISC-V指令集可以自由地用于任何目的，允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。

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SUN Microsystems起源自斯坦福毕业生Andreas Bechtolsheim的计算机项目（这最后演变成了工作站），主要的产品是是工作站、服务器和UNIX *** 作系统。不同于当时的硬件系统的封闭，这个项目从早期开始就保持开放。之前的系统一般都是一家公司同时提供软件和硬件，而Bechtolsheim不生产定制化的硬件，还推动不同工作站使用同一的 *** 作系统——UNIX。这种开放性的观点奠定了Sun Microsystems最后的基础。在完成了这两件事后，Bechtolsheim将他的电脑授权给不同公司生产，并将其命名为SUN（Stanford University Network的简称）

飞利信（300287）以完全自主知识产权处理器IP核为基础，开发的国产MCU芯片，采用RISC-V指令集。

全志 科技 （300458）RISC-V架构产品已经量产，基于平头哥开发的Risc-v架构CPU内核进行应用处理器芯片产品即将推出。

实际上ARM架构和RISC-V架构都源自精简指令计算机RISC，个人觉得二者最大的不同就在于RISC-V架构的精简和彻底开放的模式。

ARM说是比较开放，实际上是一种封闭的指令集架构，采用ARM架构的厂商，只能根据自己的需求，对产品进行部分调整，不能改变原有的设计，经过这么多年的发展，ARM架构已经变得复杂和冗繁，而且ARM存在专利和架构授权费用等问题。

而RISC-V，在一开始就定位为完全开源的架构，其架构文档更简洁，基本指令数目也就40多条，而且一套指令集支持所有架构，还支持模块化的设计，用户可根据自己的需求去自由定制，总之RISC-V的开放程度其实远高于ARM，而且该项目2010年始于加州大学伯克利分校，作为后来者包袱小，而且可以站在前人的肩膀上面。

当然RISC-V也不是没有劣势，其劣势在于其诞生的时间太短，相关的生态要素还在发展中，和ARM的生态相比还有一定的差距，而且目前ARM已经占据了绝大部分移动处理器的市场，RISC-V在这个领域的机会估计不大了，不过如果苹果转向RISC-V，这倒是一个机会，不过以苹果的封闭性，范围还是有限的。

所以RISC-V的机会还是在新兴的领域，RISC-V和ARM在领域处于同一起跑线，RISC-V凭着开源等特性很有可能可以击败ARM，或者占用可观的份额，实际上随着国内的相关厂家被美国卡脖子，RISC-V这种完全开放的架构在国内应该会成为重点发展对象，实际上国内的相关企业在RISC-V上面涉及的比较深，所以对于RISC-V还是可以看好的。

至于苹果转向RISC-V的消息，其实目前只是谣传，还不能确定，不过以苹果风格，转过去也正常，毕竟苹果很追求自主控制权，毕竟如果ARM被NVIDIA收购后，NVIDIA这种封闭的公司会做出什么事情很难说，苹果自然不希望到时候被NVIDIA给影响。

而且苹果系统本身就比较封闭，软硬件都是自己把控的，其转向的影响和难度并没有其他厂家那么大，可以更好的把控自己的方向，不过这个事情不是短期的事情，目前在相关领域还是ARM的天下，不要觉得ARM不行了。

苹果用risc-v对比arm的优势：

1，节省授权费

2，没有x86、arm的 历史 包袱，可以重新设计

3，开放，可以根据不同场景定制指令集，例如服务器、办公桌面、移动设备、穿戴设备、工业或者传感器

4，苹果生态好，无论是是最初的ppc，还是后来的x86，再到现在的arm，以及后续的risc-v，通过自家工具链，都能做到对用户和开发者几乎透明

但是缺点也很明显，后者比前者生态成熟的多。苹果有钞能力，现在就可以走起来，慢慢过渡。

刚发布了M1，这就又要转向了？

后来者居上啊，解决了很多ARM存在的问题啊，ARM后向兼容性负担太重了。

2019年10月31日，SiFive公布了IP产品的一个里程碑，因为他们展示了其有史以来第一个乱序的CPU微体系结构，并承诺在现有RISC-V内核上实现显着的性能飞跃，并提供与Arm产品相比具有竞争力的PPA指标。

说起SiFive这个公司，其实很有意思。SiFive中国是在去年8月份成立的，与其他跨国企业的做法不一样的是，SiFive中国是一个独立公司，在中国独立运营，并非SiFive的子公司。它有自己的董事会，有自己的管理团队，未来它可以独立接受投资，也包括来自中国的投资。但同时也跟SiFive有关系，如提供IP还有其他方面的技术。

SiFive于2017年发布了U54系列，这是该公司第一个能够运行完整 *** 作系统（例如Linux）的成熟CPU IP。

讲回正题，全球首个RISC-V处理器CPU，到底是一个什么东西？为什么RISC-V架构如此受追捧？

全新的RISC-V OoO CPU：U8面世

到目前为止，如果我们想基于新的ISA设计新的CPU，则首先要从小处着手，然后进行迭代，然后继续为设计增加更多的复杂性，这相对来说还不足为奇。SiFive的U5和U7系列相对来说CPU微体系结构较为简单。与Arm的低端和微控制器内核相比，它们能提供一些非常具有成本效益的选择和替代方案，但实际上并不能满足需要更高性能的更复杂工作负载的任务。

但新的U8系列通过大幅改善新的微体系结构，其性能比U54和U74高出5到4倍，这是我们行业中极其罕见的性能提升。

SiFive针对U8系列的设计目标也非常简单：直接对标Arm Cortex-A72，U8系列的目标是在性能上不相上下，并且在只有对手一半面积的同时提供15倍的更高的电源效率。当然，拿A72来比，还是有点“欺负”老产品的意味，不过SiFive的PPA目标相对较高，这意味着U8应该比Arm的最新一代内核更具竞争力。

RISC-V魅力何在？

顾名思义，RISC-V是RISC的第五个版本。RISC，即“精简指令集计算机”，是图灵奖得主John L Hennessy和David A Patterson对行业的重大贡献，由加州大学伯克利分校于1980年发布。芯片指令集帮助计算机软件与底层硬件设备通信，是计算机的基本组成部分。

我们先看看全世界对RISC-V的态度：

全球第一大硬盘产商西部数据（Western Digital）将以每年10亿到20亿颗的预期来推动RISC-V,逐步完成全线产品迁移到RISC-V定制架构；

MicroSemi提供基于Risc-V+Linux+CNN加速的AI解决方案；

印度政府则大力资助基于RISC-V的处理器项目，使RISC-V成为了印度的事实国家指令集；

RISC-V基金会的会员已经增加到150多个，大学、科研院所和企业大量使用或评估基于RISC-V的应用，参与度之高，覆盖面之广，盛况空前；

指令集架构的生态链正在成长和完善，工具链、RTOS/Linux *** 作系统的移植等工作都取得关键突破。

无论模块化指令集“能屈能伸”，还是甩掉向后兼容 历史 包袱“无病一身轻”，再到40多条基本指令“大道至简”，且使用BSD License开源协议彻底开放，RISC-V的种种优势，宛如指令集纷繁万象中的一股春风。

早在去年，就有很多公司开始量产基于RISC-V的芯片，例如国内的嘉楠云智和华米等，他们做RISC-V芯片较早。行业人士当时也预计其他很多做RISC-V芯片的公司可能会在2019年或2020年正式推出基于RISC-V的芯片。

所以，兆易创新带来了GD32V系列开发板。

GD32V系列来袭

近期，业界领先的半导体供应商兆易创新正式推出全球首个基于RISC-V内核的GD32V系列32位通用MCU产品，提供完整工具链并持续打造RISC-V开发生态。

GD32VF103系列MCU采用了全新的基于开源指令集架构RISC-V的Bumblebee处理器内核，是兆易创新携手中国芯来 科技 面向物联网及其它超低功耗场景应用自主联合开发的一款商用RISC-V处理器内核。

GD32VF103系列RISC-V mCU提供了108MHz的运算主频,以及16KB到128KB的片上闪存和6KB到32KB的SRAM缓存, gFlash专利技术支持内核访问闪存高速雾等待。Bumblebee内核还内置了单周期硬件乘法器、硬件除法器和加速单元应对高级运算和数据处理的挑战。

GD32V系列新品全部符合工业级高可靠性和温度标准，并提供至少十年的持续供货保证。芯片的静电防护(ESD)防护水平在人体放电(HBM)模式可达5KV，器件放电模式(CDM)可达2KV，远高于行业安全标准，从而适用于复杂环境并让终端产品更可靠耐用。

全新的GD32VF103系列RISC-V MCU即刻上市。立创商城现已同步发售。

身处电子行业或电子类的学生对RISC-V不太陌生，这个词在2018年可谓是霸占了大量的篇幅啊。今天就让我们一起从它的字面意思入手看看这个RISC-V是个“神马玩意”

首先我们从名字的第一个单词入手，RISC的较官方解释为 精简指令集计算机 ， 它具有一致的指令的格式，一致的所有指令的指令周期，并且可采用流水线技术。许多早期的RISC设计有着不好的缺点——转移延时槽，转移延时槽是指一个跳转或转移指令之后的指令空间。无论转移是否发生，空间中的指令将被执行（或者说是转移效果被延迟）。这些指令让CPU的算术和逻辑单元繁忙比通常执行转移所需更多的时间。现在转移延时槽被认为是实现特定RISC设计的副作用，现代的RISC设计通常避免了这个问题（如PowerPC，最近的SPARC版本，MIPS）。

RISC-V（读作RISC-FIVE）指令集是基于精简指令集计算(RISC)原理建立的开放指令集架构(ISA)，RISC-V是在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。RISC-V指令集完全开源，设计简单，易于移植Unix系统，模块化设计，完整工具链，同时有大量的开源实现和流片案例，已在社区得到大力支持。其优势在于完全开源，架构简单，易于移植Linux和Unix，设计模块化，工具链完整。

基于上述分析，我们为什么会在短时间内在这么多途径听到RISC-V呢。这是由于RISC-V作为一种全新的芯片架构，为中国自主设计制造CPU打开了不小的可能性。微处理器架构被ARM和Intel x86垄断的局面极有可能被RISC-V的横空出世而打破。有人说，RISC-V给了中国机会，大家重新出发中国不会差。在我看来，机会也是实打实的机会摆在我们面前，我们没有理由去浪费摆在面前的机会。国内各大公司早已盯上了RISC-V，华米科技早已发布基于RISC-V家都的黄山一号芯片。但是我们也不能过于乐观，重新出发确实不假，但是中国目前芯片制造无论在工艺上还是在IP研发上都与欧美之间存在差距。国产主流微处理器核心还是基于这些大公司的技术。而且海外的公司手中抓住太多的知识产权和专利，这都会让我们在芯片制造的路上多出些汗。

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