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继MIPS等开源之后RISC-V开源架构也来了,这次将有什么不同?

2019年11月04日 文章来源:网络整理 热度:186℃ 作者:刘英

最近开源架构的话题又在国内火了,这次是RISC-V。

开源架构并不新鲜,Sparc也开源,Power也开源,MIPS开源支持Android还让好些人激动了一把,但都是热闹了一阵以后就曲终人散了,然后几年以后再来一轮,媒体再炒一轮。

其实我觉得这一次RISC-V也没什么不一样。

继MIPS等开源之后RISC-V开源架构也来了,这次将有什么不同?

摆上茶水瓜子点心,给大家慢慢讲:首先所有推崇RISC-V的文章都在说RISC-V架构简单,功耗面积低,这其实跟以前夸MIPS没什么不同。在CPU设计里,指令集是其中最简单最基础的一部分,可以说,采用RISC架构的指令集都差不多,无非是在寄存器数目,分支跳转,数据存取等指令方面做一些取舍,达到某种平衡,满足某些特定需要。在学院派那儿PK的功耗面积,在工程派眼中离实用还远的很。做出一个demo和做出真正工程上能用的产品还隔着十万八千里,而工程上能用距离商业成功又隔了十万八千里。因为一个指令集就把某种架构夸上天实在没必要。

少年啊,心态要平稳,不要太浮躁。

开源架构受到追捧隐含的另一个意思是Arm等IP厂商授权太贵,所以总有人揭竿而起要革商业公司的命,用免费打败收费。这里面有两重误会,我一一道来:

第一个误会是指令集架构授权和CPU核的授权被刻意模糊了。

Arm的CPU核授权门槛其实很低,甚至有DesignStart你们可以了解一下,基本可以免费获取Cortex-M0和Cortex-M3,一些媒体文章动辄说Arm授权费要千万美金,钱真有那么好赚吗?Arm被孙正义收购的时候营收一年也就10多亿美金,这生意绝对说不上大。架构授权的客户都是财大气粗玩的起的主儿,如我大苹果、大高通、大三星等,初创公司完全有很多很便宜的选择,干嘛一上手就搞架构授权?刻意强调千万美金授权不能不说是有意误导。

第二个误会则是来自开源社区。

很多人说开源架构免费多好呀,但我要说从架构定义到CPU核实现这中间有很长的路要走,这一部分并不免费,不免费,不免费(重要的事情强调三遍)像SiFive等公司都是要收钱的,与Arm的CPU核授权并无多少区别。把开源解读为免费恐怕是一个中英文翻译中的误会。在开源社区的概念刚刚被引入的时候就有人把Free Software翻译为免费软件,但其实更准确的翻译是自由软件或开源软件,开源不等于免费,免费也不等于开源。开源指的是源代码公开,任何人可以免费获取自行编译或重新开发,只是要遵循相应的版权协议,像Linux遵循的是GPL协议,用GPL开源协议的代码重新开发的软件也必须开源。免费指的是软件不收钱,但是不一定开源。大名鼎鼎的Redhat Linux是开源的,但是也不影响Redhat公司靠服务费收钱。在开源架构社区也是一样,指令集是开源的,遵循BSD协议,各家开发的产品不是必须要开源回馈给社区。各家公司在这个指令集基础上开发的自己的CPU核产品都是要收费的,毕竟开发CPU核产品也是要投入人力研发的啊,总不能都去做雷锋吧。

以上这些都是老生常谈。开源架构每过几年就要来一轮,背后其实大家都懂,就是学院派总是要有点新的研究成果,“国外一开源,我们就自主”的风气决定了,国外有什么新的指令集架构开源都会在国内激起一阵躁动。但学术不等于商业。CPU架构从上世纪90年代的10多家到现在以X86和Arm为主,背后其实是更深刻的产业和商业规律在主导。在我看来,有几下几个要素:

1.指令集架构创新不具有革命性

有多篇论文分析过指令集架构和性能功耗的关系,结论是指令集的差别与性能和能耗没有关系,两者性能的差异是由于需求的不同在硬件设计上的反映,例如指令发射速度、分支预测、乱序执行等方面,提升这些方面的性能需要使用到大量的硬件,使得硬件设计变得更加复杂,并且带来了更多的能耗。正如吴军在《浪潮之巅》中所说,“数量级是判断一项新技术是革命性还是革新性的关键”。Arm处理器功耗相比于x86有了数量级的提升,手机市场又比PC市场出货量要大一个数量级,这才有了Arm在移动互联网市场占据了端侧的优势,取代了x86指令集,也让架构授权模式为更多玩家所认可。在开源架构和Arm的PK中,没有这种数量级上的差异。Arm和RISC-V都是RISC架构的,只是指令集定义的不同,这就决定了不可能从指令集PK中获得什么优势,还是看具体的硬件实现和功能取舍。

2.技术先进性不等于商业成功

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