在21世紀，芯片就像現(xiàn)實世界里的水和空氣一樣，維持著人們的“電子生命線”——它就像工業(yè)社會的石油，是信息社會的血液和命脈。
它在生活中必不可少：小到手機、個人電腦、電子與通信產(chǎn)品，大到汽車、云計算、衛(wèi)星導航與太空站，芯片的計算及智算能力，豐富人們的生活、提高工作效率、促進社會發(fā)展。
它持續(xù)帶來科技進步：1965年以來，"摩爾定律"提出——大約每兩年，集成電路上可容納的晶體管數(shù)量增加一倍，它被譽為計算機第一定律，推動芯片制程發(fā)展，驅動一系列科技創(chuàng)新、社會改革、生產(chǎn)效率的提高和經(jīng)濟增長。目前，CPU（中央處理器）和GPU（圖形處理器）兩大類芯片架構開啟了“計算機體系結構的新黃金時代”。
上個世紀80年代，RISC（精簡指令集計算機）誕生，讓芯片指令集更簡潔高效。
創(chuàng)立40年以來，從最初RISC與CISC（復雜指令集計算機）之爭、到RISC百花齊放，從封閉和開源分歧、到RISC-V 異軍突起，目前，99%的CPU處理器都在使用RISC。
RISC崛起于移動互聯(lián)網(wǎng)新市場中、走向百倍規(guī)模未來市場，也成為未來計算機領域最重要的關鍵詞之一，近期，這一重要發(fā)明的首展將在深圳與市民見面。
今年10月，清華-伯克利深圳RISC-V 國際開源實驗室（RIOS 實驗室）主辦的RISC精簡指令集計算機40周年展覽即將在深圳工業(yè)展覽館開幕。展覽獲得了RISC創(chuàng)始人David Patterson教授、硅谷計算機博物館（Computer History Museum）的大力支持，展品豐富、史料珍貴，還給觀眾帶來與RISC產(chǎn)品親密接觸的機會。
RISC 第二代芯片
從歷史到未來，從生活中觸手可及的場景到學界、工業(yè)界的關注，再到未來的巨大潛力，RISC誕生以來波瀾壯闊的畫卷徐徐展開，呼喚著人們走進深圳工業(yè)展覽館，見證必將改變未來的RISC－V指令集。
親身體會芯片界的重大發(fā)明
就像具有軟件領域的Linux、互聯(lián)網(wǎng)領域的Tcp/IP，RISC-V被譽為計算機的歷史里程碑之一。
本次展覽，回顧了兩位計算機領域最高獎項圖靈獎得主的重大發(fā)明——因發(fā)明 RISC精簡指令集架構計算機，美國計算機協(xié)會（ACM）將2017年圖靈獎授予計算機架構領域兩位巨星級人物大衛(wèi)·帕特森（David A. Patterson）和約翰·軒尼詩（John L. Hennessy）。
大衛(wèi)·帕特森教授獲得的部分榮譽獎杯
他們隨后合著在學術及產(chǎn)業(yè)界影響深遠的論文《計算機體系結構的新黃金時代》（A New Golden Age for computer Architecture），闡述計算性能如何實現(xiàn)再一次飛升。
RISC40周年展上，RISC發(fā)明時Patterson教授的手稿將首次現(xiàn)世，觀眾們得以窺見這一重大發(fā)明的起源。除此之外，本次展覽還將帶領觀眾走過RISC的四十年歷程，帶來硅谷計算機歷史博物館展品的亞洲首次亮相，以及展現(xiàn)了多個類別的RISC產(chǎn)品及應用場景，描摹未來趨勢。
RISC誕生之初，面臨的是復雜指令集（CISC）導致硬件研發(fā)成本不斷提高、研發(fā)周期變長等困難，然而CISC擁有有許多成熟的產(chǎn)品與支持者。這一精彩論戰(zhàn)被復刻于本次展覽，觀眾可以通過精心設計的歷史長廊，體會RISC一路面臨的挑戰(zhàn)與成果：
第一個十年，David Patterson教授創(chuàng)新性的首次提出了精簡指令集概念，首個RISC芯片流片成功，展現(xiàn)出了重大優(yōu)勢，震驚業(yè)界。在此過程中，涌現(xiàn)出不少業(yè)界耳熟能詳?shù)闹噶罴軜?，包擴Hennessy在斯坦佛大學一手創(chuàng)辦的MIPS、Patterson教授指導下開發(fā)的Sun SPARC。
除了MIPS 科技公司創(chuàng)始人這一身份，Hennessy還是第十任斯坦福大學校長、谷歌母公司Alphabet公司董事長。他與Patterson教授1990年合著出版《計算機體系架構：量化研究方法》，被譽為“體系結構圣經(jīng)”，迄今已經(jīng)更新六版、培養(yǎng)和指導了無數(shù)處理器設計人才。
第二個十年，RISC架構群星燦爛，用于商業(yè)化的RISC芯片走向市場，包括學術上認為比較成功的DEC Alpha、被寫入經(jīng)典教科書的MIPS、追求線程級并行的Sun SPARC以及高性能的Power，以及基于RISC開發(fā)的ARM指令集、這也是未來將壟斷成為移動端的重要指令集。
第三個十年，RISC架構逐步成為主流。2007年iPhone橫空出世、開啟了ARM主宰的移動互聯(lián)網(wǎng)時代，2021，全球ARM處理器每年出貨量達292億，是智能手機、數(shù)字電視等領域的霸主架構。
第四個十年，革命性開源芯片項目第五代指令集RISC-V在伯克利大學加州分校誕生，開源特性驅動它飛速發(fā)展。在開源生態(tài)系統(tǒng)的幫助下，加速產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和商業(yè)應用，迎來在成本、能源、安全以及性能方面快速改善的新黃金時代。
伯克利是許多著名世界級開源項目發(fā)源地，Patterson教授也在此持續(xù)推動第五代RISC架構RISC-V發(fā)展。
如今，深圳和伯克利都在高科技產(chǎn)業(yè)的前沿——美國擁有計算機的源始發(fā)明和科技創(chuàng)新；中國則發(fā)展出最大的市場和工業(yè)基礎，雙方形成了開放競合、生態(tài)互補的全球供應鏈關系，伴生著相激互益的兩個四十年創(chuàng)新故事。
值得一提的是，本次展覽還得到了計算機歷史博物館的大力支持，后者是世界IT的“圣地”，本次提供了數(shù)個RISC相關的歷史展品。計算機歷史博物館成立于1996年，諸多計算機歷史上獨一無二的原始機器和模型匯聚于此，擁有一個個里程碑式的偉大發(fā)明，構建出一個獨特的世界。據(jù)不完全統(tǒng)計，該博物館目前已經(jīng)收藏超過3500多件“史前古玩物”（當然是對計算機歷史而言），3000多卷膠卷和錄像帶，5000多幅照片和3,500余本歸類目錄。匯聚了人類原始計算思想演變到云計算為止、計算機所發(fā)展的19個創(chuàng)新歷程。
除了歷史回顧以外，展覽還邀請了飛騰、亞德諾、中興微電子、長城、中軟等企業(yè)，展出他們的RISC產(chǎn)品，包括開發(fā)板、芯片等，觀眾能夠親眼見證RISC指令集在芯片中的廣泛應用，以及芯片在生活中無處不在的地位；
在展覽外緣，應用RISC指令集的仿生貓、可編程機械臂等互動產(chǎn)品也將讓觀眾與基于RISC編程的產(chǎn)品“親密接觸”，體會科技的發(fā)達。
RISC的未來：第五代精簡指令集
本次展覽的另一重大亮點，就是對最新一代RISC指令集，也就是第五代精簡指令集（RISC-V）的全面介紹。
RISC-V 是基于精簡指令集計算（RISC）原理建立的開源指令集架構架（ISA）。 2010年，時任伯克利分校教授的David Patterson為了新項目研究，帶領研究團隊開發(fā)出了一種基于RISC的新一代指令集——RISC-V架構，并決定將它徹底開源。
RISC-V僅有40多條基礎指令集，具有模塊化、易于擴展、自主可控等特點。
開源，也成了驅動這最新一代精簡指令集飛速發(fā)展的動力——RISC-V使用BSD License開源協(xié)議，不像ARM、PowerPC 等指令集那樣需要付費授權才能使用，給予使用者很大自由，允許使用者修改和重新發(fā)布開源代碼，也允許基于開源代碼開發(fā)商業(yè)軟件發(fā)布和銷售。
正是因此，RISC-V自誕生以來發(fā)展迅速，與X86、ARM已成三足鼎立之勢。
RISC 第二代芯片
而RIOS實驗室的獨特性，也在展覽中得到強調——RIOS是西班牙語中的“河流”，也是RIOS實驗室的寓意，像河流一樣匯聚來自全球的資源和智力，催生和孕育RISC-V生態(tài)的健康發(fā)展。
RIOS實驗室全名為帕特森RISC-V國際開源實驗室，在David Patterson教授直接領導下直通RISC-V大本營，依托清華-伯克利深圳研究院（簡稱TBSI），持續(xù)推動RISC-V發(fā)展。
展覽上，象征著河流的圖表展現(xiàn)了RIOS實驗室的發(fā)展歷程，從2019年11月12日在深圳市正式揭牌成立，到逐步從源流上建立以深圳為根節(jié)點的RISC-V全球創(chuàng)新網(wǎng)絡，RIOS實驗室正不斷培育開源芯生態(tài)，培養(yǎng)世界級人才。
開源：中國的未來芯片之路
通過視頻、圖表、產(chǎn)品展示、互動等豐富形式，本次40周年展覽不僅體現(xiàn)了RISC-V的巨大潛力，更體現(xiàn)了它對中國芯片未來至關重要的作用。
首先，它的發(fā)展?jié)摿薮螅磥?，可預見其市場份額飛躍式增長。
預計到2025年，采用RISC-V架構的芯片數(shù)量將增至624億顆，2018年至2025年復合增長率高達146%。這些芯片將主要應用在工業(yè)市場，PC、消費電子和通訊市場等。Semico預測，RISC-V CPU內核的復合年增長率（CAGR）在2018年至2025年之間的平均復合年增長率將高達146.2％。
隨著性能不斷上升，RISC-V芯片可用于眾多高端市場，并通過其高靈活性和可定制性打破不同處理器的壁壘。目前， AI（人工智能）等新應用程序正在向 RISC-V 遷移。
其次，RISC-V的開源特性，對于中國來說至關重要—— 由于開源、免費、可商業(yè)化落地，RISC-V 能夠打破芯片領域技術封鎖，成為中國芯片發(fā)展的重要驅動技術。
2021 年，在《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和 2035 年遠景目標綱要》中，中國首次明確將“開源”列入五年發(fā)展規(guī)劃。正如展覽上多家中國企業(yè)所展示的，有著開源特色的RISC讓中國企業(yè)能夠在這一生態(tài)中大展拳腳。；“十四五”期間，將支持數(shù)字技術開源社區(qū)等創(chuàng)新聯(lián)合體發(fā)展，完善開源知識產(chǎn)權和法律體系，鼓勵企業(yè)開放軟件源代碼、硬件設計和應用服務。北京、上海、廣東等地都為RISC-V提供政策傾斜或列入重點發(fā)展方向。
從誕生時的爭議，到加速進化、不斷迭代，本次展覽回顧了RISC40年的歷程，也體現(xiàn)了計算機領域求真、求實，不斷追求技術突破的精神。
隨著RISC-V的全球擴張，這一開源、精簡、優(yōu)美的指令集，必將給芯片領域帶來更多創(chuàng)新、更多自由、更多突破；給中國芯片領域注入全新的活力，以及在芯片領域彎道超車的絕佳機遇。
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原創(chuàng)文章，作者：陳晨，如若轉載，請注明出處：http://m.2079x.cn/article/561820.html
