CPU 硬體界的開源架構:RISC-V 是什麼?為何被 Arm 列為「最大風險」之一?

RISC-V:CPU 硬體界的開源架構

想像一下,一台電腦或手機裡的大腦(也就是 CPU 處理器)是按照一套「食譜」或指示來工作的。這套食譜就是所謂的「指令集架構」(ISA)。RISC-V 就是一種新型的食譜,它相比其他舊食譜更簡單、更直接,能更快地完成工作,而且不太耗電。

RISC-V(Reduced Instruction Set Computing – V,唸作 risk-five)是一種開源指令集架構,以精簡指令集計算(RISC)原則為基礎。這個名稱中的「RISC」表示它是一種精簡指令集,而「V」則代表它是第五代版本。

它的獨特之處在於其開放和模組化的設計,讓任何人都得以使用並自訂以滿足特定需求。這與傳統的封閉式 ISA,如 Intel 的 x86 和 ARM 架構形成強烈對比。

RISC-V 在 2010 年由加州大學柏克萊分校發起。它代表了一種開源硬體運動,設計和技術可以自由地用於任何目的,不需支付專利費,不受專利或授權的約束。RISC-V 的設計考量了效能與功率、效率,它也被設計成可以廣泛應用於各種計算機架構、裝置和應用領域,例如物聯網(IoT)設備、嵌入式系統、雲端運算等。

RISC 架構的 CPU 有以下特點:

簡化的指令集:RISC CPU 使用較少且更簡單的指令,這有助於提高指令的執行速度。
 固定長度指令:RISC 指令通常具有固定的長度,這使得指令解碼過程更為簡單和快速。
 載入/儲存架構:在 RISC 架構中,數據操作只能在載入(load)和儲存(store)指令中進行,代表處理器中的計算指令只作用於暫存器中的數據。
 高效的管線處理:由於指令的簡單性,RISC 處理器更容易實現有效的指令管線處理,從而提高整體處理效率。

這些特點使得 RISC 架構的 CPU 非常適合需要快速和能效計算的應用,如移動設備、嵌入式系統和伺服器等。隨著技術的進步,RISC 架構在現代計算領域中變得越來越受歡迎,尤其受到新創業者的青睞。

多家半導體業者,包括 Bosch、英飛凌、恩智浦和 Qualcomm,已宣布成立一家合資公司,專注於推動 RISC-V 架構處理器的發展。這家公司的總部設在德國,將以開源形式的 RISC-V 架構來打造商用處理器產品,最初將聚焦於車輛平台,並計畫後續擴展至移動裝置和物聯網平台​​。

其中,Qualcomm 自身也在與 Google 展開合作開發「RISC-V Snapdragon Wear」晶片,這也將是有史以來第一個宣布大眾市場的 RISC-V Android 晶片。

此外,在美中貿易/科技戰之中,RISC-V 也成為焦點。2023 年 10 月,就有美國議員以國家安全為由,要求拜登政府對 RISC-V 進行控管,以免影響美國半導體產業地位,原因是在 Arm 等指令集、架構技術被美國政府列入出口限制項目情況下,有越來越多中國業者正藉由開源的 RISC-V 架構打造處理器產品。

責任編輯:Sisley
核稿編輯:Jocelyn

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本文初稿為 INSIDE 使用 AI 編撰。

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