第48節 RISC-V芯片架構

芯片產業帝國 第48節 RISC-V芯片架構

1980年，米國加州大學伯克利分校，設計出了世界第一顆精簡指令集處理器RISC -I，也就是RISC芯片第一代架構，

這款RISC芯片構架的特點是:指令格式和長度通常是固定的（如ARM是32位的指令）、且指令和尋址方式少而簡單、大多數指令在一個周期內就可以執行完畢，指令是十分簡單有效，

相對于CISC芯片架構，其指令長度通常是可變的、指令類型也很多、一條指令通常要若干周期才可以執行完。并且，這些指令使用的頻率卻相差懸殊，大約有20%的指令會被反復使用，占整個程序代碼的80%。

而余下的80%的指令卻不經常使用，在程序設計中只占20%，在指令設計上十分不合理，非常復雜，

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所以，當RISC芯片架構出現后，后續研發新的處理器體系結構都或多或少地參考采用了RISC的概念，甚至有些典型的CISC處理機中也采用了些RISC設計概念，比如英特爾公司的80486、Pentium等系列芯片。

而在RISC基礎上研發最成功，第一個商業化的實例就是ARM，

雖然說ARM是從RISC芯片架構的基礎發展出來的，但是，內核指令集已經完全不同于RISC芯片架構，

因為ARM處理器除了本身是32位設計，同時也配備16位指令集，這樣的話，提高了芯片性能和靈活性，

所以，ARM芯片架構是非常有特色，根據不同用途，研發出不同型號的處理器架構，所以，ARM芯片架構除了不適用在電腦芯片上，基本壟斷了所有的電子產品的領域，非常強大!!!

在21世紀，即使強大的世界一線芯片商：高通，水果，三木桑，研發的芯片基本都是采用ARM芯片架構，

這也是ARM強大之處，特別，是在21世紀人工智能時代，ARM架構基本處于絕對壟斷地位，無可替代！！！

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重生前的李飛，在千禧年前是身在米國，也注意到了ARM在RISC芯片架構的商業化取得了成功，并在千禧年回到華夏國后，準備以RISC架構，開發手機芯片，

只不過當時短視行為，在堅持了不到5年時間，就放棄了RISC架構，全面轉向ARM架構，

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直到2010年，由加州大學伯克利分校的研究團隊，設計出新的指令集架構。也就是說，RISC-V架構誕生了。

而RISC-V 的“V”包含兩層意思，一是這是從1980年研發第一代RISC -I，再到第五代指令集架構，二是它代表了變化（variation）和向量（vectors）。

研發出RISC-V芯片架構是免費開源的，無需付費授權，允許使用者修改和重新發布開源代碼，也允許基于開源代碼開發商業軟件發布和銷售。

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除了RISC–V免費開源的優點，還有就是RISC-V架構的指令數目非常的簡潔。基本的RISC-V指令數目僅有40多條，加上其他的模塊化擴展指令總共幾十條指令。并且，RISC-V的規范文檔僅有145頁，而特別架構文檔的篇幅也僅為91頁

相對于X86和ARM指令數目和規范文檔，指令多得無法計算，并且不同架構型號，指令也互不兼容，其規范文檔多達上千頁...

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總之，RISC–V芯片架構是非常不錯的，可以根據具體芯片需求，可以選擇適合的指令集做出不同的指令集架構。基于RISC-V指令集架構可以設計服務器CPU，家用電器cpu，工控cpu和用在比指頭小的傳感器中的cpu。

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隨著RISC-V芯片架構出現后，芯片相關的研發工具也越來越完善，例如編譯工具鏈，仿真工具等，

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不過，現實比較遺憾的是，在21世紀，國內由于RISC-V芯片生態鏈的問題，在芯片商業化上，完全比不了ARM芯片架構，芯片設計公司很少以RISC-V芯片架構去設計研發芯片，

這樣的話，就造成了RISC-V芯片只是在實驗室上…，在商用上還有很遠的路要走，

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現在李飛重生到1996年，可以彌補這種遺憾，

要知道，現在的ARM還處于迷茫期，大約一年后的時間，ARM才好轉，開始盈利，

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重生到1996年后，李飛有的是時間和資金，只要積累原始的資金足夠后，馬上招聘研發人員，進行RISC芯片架構研發，

像ARM一樣，在RISC芯片架構的基礎上進行研發時，既保留RISC芯片架構簡單直接的優點，也要擁有自己獨特的芯片架構內核，

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想到這里，李飛稍微舒松一口氣，因為現在重生了，還有機會去完成在重生前的遺憾，沒有堅持對RISC芯片架構研發。

不過，研發RISC芯片架構，最關鍵的是需要大量的芯片商用，在不同電子電器設備上，廣泛地應用，所以，也只能一步一步踏踏實實地區完成，

于是，李飛拿起辦公桌子上的茶杯，喝了一口茶，整個人都輕松許多，把茶杯輕輕地放在辦公桌上后，再打開IBM筆記本，

打開IBM筆記本后，再EDA芯片設計軟件Cadence，那么，正式的開始在FM芯片，添加顯示和時鐘模塊電路，

由于Cadence的元器件庫是自帶晶體電路的，而里面自帶的晶體電路是非常標準的，可以說是與芯片制造工廠同步的，所以，只需要直接添加到FM芯片內部電路上就可以，

接下來，就是要做就是軟件仿真，如同上次FM芯片設計時，對新添加的顯示和時鐘晶體電路進行仿真，驗證設計是否有缺陷…

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一系列仿真驗證確定重新設計芯片合格后，就基本可以直接生產了，

（注：RISC-V芯片架構并不是CPU處理器設計方案，RISC-V只是一個指令集架構，定義了一個指令的標準，可以按照這個指令標準去做CPU處理器。）

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這款FM芯片只是添加顯示和時鐘電路，本來就可以直接量產，但李飛作為一個芯片研發工程師，還是選擇一步一步地來，對芯片流片一次，

不過，這次新FM芯片流片的費用不高，與上次FM芯片流片相比，因為芯片電路沒有作更改，只是添加了新功能!

需要注意的是，這次FM芯片有添加新功能，需要升級版本號，從V1.0升級到V2.0+，并在芯片的datasheet做好工程記錄說明，以便區別，