趋势观察：第五代精简指令集RISC
处理器芯片是中国半导体产业的软肋，是中国半导体产业面临的“卡脖子”问题。近年来，国内芯片领域学术界和产业界都在积极 探索 实践，力求突破。中国在芯片研发领域的 4 个技术关卡分别为光刻机、电子设计自动化（EDA）软件、晶圆和指令集。由此可见，开源 RISC-V 指令集架构对我国在芯片指令集方面技术破围意义重大。我国有望通过 RISC-V 摆脱国外的指令集垄断，打破技术封锁。
RISC-V 自诞生以来取得了突飞猛进的发展，随着物联网、5G 通信、人工智能等技术的兴起，物联网和嵌入式设备成为 RISC-V 最先落地的领域和最大的应用市场。各国研究机构及企业纷纷加入研究和开发行列，RISC-V 不仅打破了现有指令集架构环境下英国 ARM 公司和美国Intel公司的两强垄断格局，而且建立了一个开放的生态及框架来推动全球合作和创新。
主要国家战略举措及特点
美国强调 RISC-V 指令集在智能装备芯片领域的战略应用。2017 年 6 月，美国国防高级研究计划局（DARPA）启动“电子复兴计划”（Electronics Resurgence Initiative），该计划旨在解决半导体制程瓶颈以应对半导体产业快速发展的挑战。“电子复兴计划”连续多年对 RISC-V 指令集的研究和产业化应用给予专项支持。其中，实现更快速集成电路项目、Posh 开源硬件项目和电子资产的智能设计项目明确指明需要基于 RISC-V 指令集进行开发。2021 年 3 月，SciFive 公司与 DARPA 达成开放许可协议授权，SciFive 加入“DARPA 工具箱计划”（DARPA Toolbox Initiative）为 DARPA 项目参与者提供基于 RISC-V 的32 位和 64 位内核访问，以支持 DARPA 项目中应用程序和嵌入式应用的研发。
欧盟注重 RISC-V 与高性能计算的结合。2018 年 12 月，欧盟推出“欧洲处理器计划”（European Processor Initiative），拟开发面向欧洲市场的自主可控低功耗微处理器，降低欧洲超级计算行业对外国 科技 公司的依赖。其中，“欧洲处理器加速器”（European Processor Accelerator）项目作为该计划的重要组成部分，其核心是采用免费和开源的 RISC-V 指令集架构，用于在欧洲境内开发和生产高性能芯片。2021 年 9 月，该项目的最新成果是交付了 143 个欧洲处理器加速器芯片样本，这些加速器芯片专为高性能计算（HPC）应用程序设计。此外，2021 年 1 月开始的 Euro HPC eProcessor 项目旨在基于 RISC-V 指令集体系架构构建一个完全开源的欧洲全堆栈生态系统以适用于 HPC 和嵌入式应用。
印度将 RISC-V 指令集定位为国家事实指令集。2011 年，印度开始实施处理器战略计划，每年资助 2—3 个处理器研究项目。该计划下的 SHAKTI 处理器项目旨在开发第一个印度本土的工业级处理器；其目标是研制 6 款基于 RISC-V 指令集的开源处理器核，其中涵盖了 32 位单核微控制器、64 核 64 位高性能处理器和安全处理器等。2016 年 1 月，印度电子信息技术部资助 4 500 万美元研制一款基于 RISC-V 指令集的 2 GHz 四核处理器。2017 年，印度政府表示将大力资助基于 RISC-V 的处理器项目，使 RISC-V 成为印度的国家事实指令集。2020 年 8 月，印度政府在全国发起“微处理器挑战”（Microprocessor Challenge）项目，以推动 RISC-V 微处理器的自主研发，提高国家的半导体设计和制造能力。
以色列、巴基斯坦、俄罗斯寻求多元化指令集架构共同发展。2017 年，以色列国家创新局成立 GenPro 工作组，旨在开发基于 RISC-V 的快速、高效且独立的处理平台。2019 年，巴基斯坦政府宣布将 RISC-V 列为国家级“首选架构”（preferred architecture）。2021 年，俄罗斯公布了一项以 RISC-V 部件为中心的国家数字化计划，该计划基于俄罗斯自研 Elbrus 芯片进行 RISC-V 部件扩展研究。
中国试图通过 RISC-V 打破芯片领域技术封锁。2021 年，在《中华人民共和国国民经济和 社会 发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》中，我国首次明确将“开源”列入五年发展规划；“十四五”期间，将支持数字技术开源社区等创新联合体发展，完善开源知识产权和法律体系，鼓励企业开放软件源代码、硬件设计和应用服务。同时，各级政府也积极布局 RISC-V 架构芯片。2018 年 7 月，上海市经济和信息化委员会发布的《上海市经济信息化委关于开展 2018 年度第二批上海市软件和集成电路产业发展专项资金（集成电路和电子信息制造领域）项目申报工作的通知》将 RISC-V 相关产业列入政府产业扶持对象，而从事 RISC-V 架构相关设计和开发的公司将获得政策倾斜。2020 年 2 月，广东省人民政府办公厅印发的《加快半导体及集成电路产业发展若干意见的通知》中明确将 RISC-V 芯片设计列入广东省重点发展方向。2021 年 11 月，北京市委市政府印发《北京市“十四五”时期国际 科技 创新中心建设规划》，明确指出要研发基于 RISC-V 的区块链专用加速芯片，进一步提高芯片集成度，提高大规模区块链算法性能。
我国 RISC-V 架构芯片领域的重要研究方向态势与热点
学术界和产业界日益重视 RISC-V 的安全体系结构设计及验证。处理器安全对设备隐私信息的保护至关重要；设计 RISC-V 安全处理器及安全验证是 RISC-V 领域乃至体系结构领域的研究热点。特权模式和物理内存保护是安全嵌入式处理器的必备特性，RISC-V 指令集架构也采用特权模式来保障处理器的安全；同时，该架构提供了物理内存保护单元（PMP）实现内存访问控制以保证内存安全。其中，北京信息 科技 大学和清华大学微电子学研究所焦芃源等以一款 32 位 RISC-V 安全处理器为研究对象，通过异常处理程序对处理器状态、异常信息进行观测，提出了一套 RISC-V 特权模式和物理内存保护功能的测试方案；天津大学微电子学院刘强等设计了一种抗功耗分析攻击的 RISC-V 处理器的实现方法；上海交通大学并行与分布式系统研究所开发了基于 RISC-V 架构的全新可信执行环境“蓬莱”。同时，产业界许多公司以扩展硬件 IP 模块的方式推出安全解决方案，包括加密库、信任根、安全库等。
深耕物联网等新兴领域，特定领域专用 RISC-V 芯片蓬勃发展。当前，X86 和 ARM 两大指令集分别主宰了服务器+个人电脑（PC）和嵌入式移动设备；同时，物联网（IoT）、智联网（AIoT）等应用领域正在为 RISC-V 的发展提供新的机遇。RISC-V 架构能为物联网行业带来显著的灵活性和成本优势，同时也能推动异构计算系统的快速发展，因而能够适应智能物联网时代下的大容量万亿设备互联，场景丰富及碎片化和多样化需求。RISC-V 在加速器和专用处理器领域，主要应用包括航天器的宇航芯片设计，面向物联网的智能芯片，面向安全的芯片，用作服务器上的主板管理控制器，以及图形处理器（GPU）和硬盘内部的控制器等。学术界，如中国科学院计算技术研究所（以下简称“计算所”）泛在计算团队，开展了基于 RISC-V 核心的轻量级神经网络处理器的研究， 探索 了 RISC-V 内核在物联网设备中的应用；上海市北斗导航与位置服务重点实验室则开展了基于 RISC-V 指令集的基带处理器扩展研究项目。而产业界则在控制领域与物联网领域涌现出大量的基于 RISC-V 的产品和应用案例。例如，阿里平头哥半导体有限公司的开源玄铁 RISC-V 系列处理器已应用于微控制器、工业控制、智能家电、智能电网、图像处理、人工智能、多媒体和 汽车 电子等领域。
寻求突破物联网生态， 探索 进入服务器、高性能处理器领域。目前，RISC-V 的研究及应用领域主要集中在以物联网为基础的工业控制、智能电网等多场景。但 RISC-V 因其本身低功耗、低成本特性，具备进入服务器、高性能领域的潜力。服务器定制化及 HPC 对加速器和异构平台的需求增加，为 RISC-V 进入服务器和 HPC 领域提供了机会。计算所包云岗提出产业界可利用 AMD 公司的 Chiplet（小芯片）方式将中央处理器（CPU）、加速器、输入/输出（I/O）放在不同晶圆上，其中 CPU 部分使用 RISC-V 架构，用 Chiplet 方式组成一个服务器芯片，以进入服务器市场。2021 年 6 月，计算所包云岗团队推出“香山”开源高性能 RISC-V 处理器核。它第一版架构代号“雁栖湖”，基于 28 nm 工艺流片。这标志着在计算所、鹏城实验室的技术支持下，国内发起的高性能 RISC-V 处理器开源项目正式诞生。
我国发展 RISC-Ⅴ 架构芯片的问题与建议
适当聚焦 RISC-V 架构，加快发展中国芯片产业体系。目前，国内处理器产业及科研领域所采用的指令集包罗万象，学术界和产业界基于 ARM、MIPS、PowerPC、SPARC、RISC-V、X86 等多种指令集进行了扩展。但多样化的指令集必然会分散基础软件开发力量，导致编译、操作系统等基础软件开发者由于精力有限而无法兼顾多种指令集的优化，延缓自主生态的建设。近几年，随着 RISC-V 基金会从美国迁至瑞士，其治理架构发生重大变化，我国科研机构和企业在 RISC-V 基金会理事会高级别会员的比例显著提高。我国在 RISC-V 生态中的影响力日益增长，这为我国芯片产业的发展提供了新的机遇，以及开发新赛道的可能性。建议：我国在目前暂无成熟自主指令集架构的情况下，应抓住开源 RISC-V 架构兴起的机遇，调整芯片领域技术路线和产业政策，适当聚焦 RISC-V 架构，加快发展中国芯片产业体系。
促进 RISC-V 在处理器教育领域的应用，培育芯片设计人才。芯片领域的创新门槛高、投入大，严重阻碍了领域创新研究。芯片设计及制造的多个环节都需要巨额的资金与大量的人力投入。这种高门槛导致人才储备不足，因此如何能够降低芯片设计门槛成为亟待解决的问题。RISC-V 的开源性降低了创新投入门槛，发展开源芯片/硬件成为中国培育设计人才的新发展模式。2019 年 8 月，中国科学院大学启动了“一生一芯”计划，其目标是通过让本科生设计处理器芯片并完成流片，培养具有扎实理论与实践经验的处理器芯片设计人才。该计划是国内首次以流片为目标的教育计划，由 5 位 2016 级本科生主导完成一款 64 位 RISC-V 处理器 SoC 芯片设计并实现流片。事实上，学生是 RISC-V 整个生态建设中不可或缺的力量；包括上海 科技 大学在内的许多国内院校都在与企业一同培养人才，通过课程作业设计与企业研发相关联，将企业最新的技术及时引入课堂，充分发挥开源化的优势。建议：国家教育管理机构应当积极推进 RISC-V 产学相结合的发展模式，培育更多芯片设计人才。
（《中国科学院院刊》供稿）
解读“枢密使”:五代十国第一军政重臣的发展史
在中华历史的长河中，枢密使这一职位如同一颗璀璨的明珠，历经唐代变迁，直至五代十国时期达到了巅峰。它起源于唐代宦官掌控的枢密院，但在朝代更迭中，职权逐渐扩大，成为了军政领域的核心力量。朱温在唐末设立枢密使，用以监视朝政，后梁时期枢密院改名崇政院，这一转变标志着枢密使地位的提升。在后唐...
火影忍者中第一代火影到第五代火影分别是谁?
在医疗忍术方面技术非常高超，堪称《火影忍者》里面的“医圣”；她不单单只是优秀的医疗忍者，更有出色的战斗力。第四次忍界大战中担任忍者联军总参谋。在得知鬼鲛夺去木叶的相关资料后，和四代雷影艾、三代土影大野木、五代风影我爱罗、五代水影照美冥召开会议讨论如何应对掌握军事情报的“晓”成员。随即...
007探店:第五代eDrive电力驱动 到店实拍宝马iX3
11月20日，国产宝马iX3在广州车展上正式上市，新车共计推出2款车型，价格区间为46.99万-50.99万元。宝马iX3是基于X3打造而来的全新纯电动SUV，因此在外观轮廓上二者几乎是一样的，动力上搭载宝马第五代eDrive电力驱动技术，NEDC续航里程达到500km。“中国产，售全球”是iX3的一大卖点，该车由位于沈阳...
f22什么时候服役
F22于2005年开始服役,是美国一型单座双发高隐身性第五代战斗机,是世界上第一种进入服役的第五代战斗机 。 F-22战斗机由美国洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)和波音公司联合研制,于21世纪初期陆续进入美国空军服役,以取代F-15战斗机。 洛克希德·马丁公司为主承包商,负责设计大部分机身、武器系统和F-22的最终...
第五代途胜是新起点!北京现代迎来强产品周期
一方面北京现代今年索纳塔、伊兰特、ix35等多款主力产品进入产品换代切换期，但疫情因素的影响彻底打乱了其排兵布阵，导致第十代索纳塔、第七代伊兰特、ix35上市节点向后顺延。另外，北京现代今年以来启动了渠道改革，旨在通过精简渠道、提高服务能力等手段提升经销商的经营效率，而相对不友好的市场大环境则增加...
H5到底啥意思?简明扼要一点,在网上查半天没看懂
从94年由万维网(W3C)发明至今，已逐渐成为了网页标记语言的行业规范，它是构成网页的一种标记编写语言，html目前也历经了5次小大修改，直到2014年10月htm15最终定稿，现在的html5的这套规范是直接可以标记视频、声效、甚至是可以画画的。H5广告的这个H5就是HTML5名字的精简版，这是个关于网页语言代码的...
第五代热玛吉有副作用吗?预防竟如此简单吗?悔知晚矣?
★★★ 第五代热玛吉有副作用吗 ?预防竟如此简单吗?悔知晚矣? ★★★ 很多人对热玛吉医美这个词也许并不陌生,地铁的广告,朋友圈的各种医美工作室等到处可见。那今天在谈五代热玛吉副作用之前我们不妨先来看看什么是五代热玛吉?第五代热玛吉也被称之为(塑美极FLX5.0),它是一种单极射频,利用每秒产生600-900万次...
有谁来说说苹果公司的发现历史?
这款处理器使用RISC(精简指令集运算)结构,它超过了之前Mac所使用的Motorola 680x0系列,而且有本质的不同。苹果的系统软件经过调整,能让大部分为旧处理器...2009年9月10日,更新全线iPod产品(iPod touch、iPod classic和iPod nano),其中第五代 iPod nano 支持摄像和收音机功能,推出iTunes 9,正式推出Snow Leopard...
《五代与十国》第59篇:倾尽三江五湖水,难解今日岐州围!
朱温被任命为副元帅，昭宗的权力被架空，皇子担任元帅的实质意义荡然无存。昭宗身处劫难，各方势力无能为力，平卢节度使王师范看准时机，决定起兵勤王，他以忠义为旗，计划在朱温的背后发起攻击，为大唐复兴燃烧最后一丝希望。历史的篇章每周一、周五继续揭开，敬请期待《五代十国》系列的深入解读。
第五代途胜l的10大缺点
第五代途胜l的10大缺点如下：1、现代途胜质量不可靠。北京现代途胜新款车型，在质保期内就会出现像发动机烧机油、中控屏幕故障不可用、变速器顿挫异响等质量问题。2、起步动力输出缓慢。干式双离合器在起步阶段结合较慢，踩下油门踏板后，动力要比驾驶员预想来得慢一些。3、动力性能没有数据那么出色。途胜...
栾欣海舒： 如果觉的我答案有用,请点赞. 应用特点由于RISC处理器指令简单、采用硬布线控制逻辑、处理能力强、速度快,世界上绝大部分UNIX工作站和服务器厂商均采用RISC芯片作CPU用
潞城市17859017005： 精简指令集的发展前景 - ？
栾欣海舒： 鉴于RISC的设计特点以及其无可比拟的优点,RISC体系结构处理器的发展方向:一是增加处理器的并行性;二是扩展支持可伸缩并行计算机系统的功能;三是提高工艺水平.最终RISC与DSP在嵌入式应用中完美融合,密不可分.RISC微处理...
潞城市17859017005： 求:CISC 和 RISC的发展过程和比较??？
栾欣海舒： 复杂指令集CPU内部为将较复杂的指令译码,也就是指令较长,分成几个微指令去执行,正是如此开发程序比较容易(指令多的缘故),但是由于指令复杂,执行工作效率较差,处理数据速度较慢,PC 中 Pentium的结构都为CISC CPU. RISC...
潞城市17859017005： RISC和CISC是什么东西,是硬件还是软件 - ？
栾欣海舒： 都是硬件,RISC是精简指令集计算机,CISC与之对应是复杂指令集计算机,XBOX360,PS3知道吧,里面的CPU就是RISC处理器,早期的计算机都是CISC.发展趋势是向RISC发展,因为执行效率高,速度更快.具体的就不解释了,网上资料很多
潞城市17859017005： 电子元件未来发展趋势是怎样的? - ？
栾欣海舒： 美国竞争力评议会拟定了一份详细的电子元件清单,这些元件的未来发展趋势,值得密切注意.这份清单所列出的电子元件包括微处理器(即电脑的大脑)、记忆芯片、感测器、印刷电路板及印刷元件,而新的数据存储的技术,以及利用磁性或...
潞城市17859017005： risc - cpu国内外现状 - ？
栾欣海舒： CISC与RISC CISC,Complex Instruction Set Computer,复杂指令系统计算机.RISC,Reduced Instruction Set Computer,精简指令系统计算机.虽然这两个名词是针对计算机的,但下文我们仍然只对指令集进行研究. (1)CISC的产生、发展和现...
潞城市17859017005： 手机cpu有没有3.0ghz以上的 - ？
栾欣海舒： ARM架构的手机处理器是RISC精简指令集,低频性能优良,兼顾性能与功耗. 不同与桌面端上X86架构的CISC复杂指令集,甚至有5GHz的处理器. 不过现状正在改变,精简指令集有高频化趋势,复杂指令集有低频化趋势. 传闻中的骁龙823,有消息称是3.0GHz,我贴一下网址. http://tech.ifeng.com/a/20160413/41593738_0.shtml 只不过更高频率的确实没有了,或者说根本就没有上市,N年前智能手机初兴,德州仪器曾说过要开发3.6GHz处理器,nVIDIA曾说过新处理器是3.2GHz,不过都没有变成现实,被高通通过营销挤出市场. 唉,时代的眼泪.
潞城市17859017005： 嵌入式系统与其他系统相比有哪些优势？
栾欣海舒： 首先,ARM与传统的单片机一样,都是用来进行运算、控制、通讯的微处理器,都具有ALU、内部寄存器(通用寄存器、栈指针寄存器、状态寄存器等)、地址总线、数据总线、中断控制器等.所以说,ARM并不是什么天外来客,在某种程度...
潞城市17859017005： x86架构是典型的CISC架构,广泛应用于个人电脑和服务器市场() - 上学吧？
栾欣海舒： 1978年12月5日,物理学家赫尔曼·豪泽(Hermann Hauser)和工程师Chris Curry,在英国剑桥创办了CPU公司(Cambridge Processing Unit),主要业务是为当地市场供应电子设备.1979年,CPU公司改名为Acorn计算机公司.起初,...
