2023-02-21|閱讀時間 ‧ 約 6 分鐘

【深智書摘】全新、簡單且開放地免費指令集架構--RISC-V 架構誕生

2010 年，加州大學柏克萊分校的實驗室專案需要一個易於實施的、高效的、可擴充的且與他人分享時不受限制的指令集，但當時沒有一個現成的指令集滿足以上需求。於是，在David Patterson 教授的支援下，Krste Asanovic教授和Andrew Waterman、Yunsup Lee 等開發人員一起建立了RISC-V 架構。

2014 年，該指令集架構一經公開，便迅速在全世界得到廣泛歡迎。

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如果您對上述任意一個問題感興趣，本書都將是您很好的選擇。

CPU的基礎知識、指令集架構的歷史

CPU 的全稱為中央處理器單元，簡稱為處理器，是一個不算年輕的概念。早在20 世紀60 年代第一款CPU 便已誕生了。嚴格來說，「處理器核心」（core）是指處理器內部最核心的部分，是真正的處理器核心；而「處理器」（CPU）往往是一個完整的 SoC，包含了處理器核心和其他的裝置或記憶體。但是在現實中，大多數文章往往並不會嚴格地區分兩者，時常混用，因此讀者需要根據上下文自行判別，體會其具體的含義。

經過幾十年的發展，到今天為止，幾十種不同的CPU 架構相繼誕生或消毀。什麼是CPU 架構？下面讓我們來探討區分CPU 的主要標準—指令集架構（Instruction SetArchitecture，ISA）。

指令集架構主要分為複雜指令集（Complex Instruction Set Computer，CISC）架構和精簡指令集（Reduced Instruction Set Computer，RISC）架構。

RISC-V架構及其特點

RISC-V（英文讀作「risk-five」）架構主要由美國加州大學柏克萊分校的Krste Asanovic 教授、Andrew Waterman 和Yunsup Lee 等開發人員於2010 年發明，並且獲得了電腦系統結構領域的泰斗David Patterson 的大力支持。RISC-V 是一種全新的指令集架構。「V」包含兩層意思，一是這是加州大學柏克萊分校從RISC I 開始設計的第五代指令集架構；二是它代表了變化（variation）和向量（vector）。

加州大學柏克萊分校的開發人員之所以發明一套新的指令集架構，而非使用成熟的x86 或ARM 架構，是因為這些架構經過多年的發展變得極複雜和冗繁，並且存在著高昂的專利和架構授權問題。修改ARM 處理器的RTL 程式是不被支援的，而x86 處理器的原始程式碼則根本不可能獲得。其他的開放原始碼架構（如SPARC、OpenRISC）均有著或多或少的問題（詳見第本書2章），所以加州大學柏克萊分校的教授與研發人員決定發明一種全新的、簡單且開放免費的指令集架構，於是RISC-V 架構誕生了。