CPU 架構之戰：ARM、x86以及RISC-V

CPU架構定義了處理器的設計藍圖，決定了其處理資料和執行指令的能力，常見的CPU架構包括ARM、x86和RISC-V，依目前市場來說三足鼎立之局勢還未形成。

ARM以高效率、低功耗著稱，適合移動設備；

x86擁有強大的性能，主宰PC和伺服器市場；

RISC-V是新興的開源架構，擴展性和靈活性，展現了技術創新和市場需求之多樣化，推動了CPU技術的不斷演進。目前市場仍以 X86 與ARM 為主，然由於 RISC-V 之可塑性強，因此對於一些尚不成熟、正在興起的產業來說，像 AI PC 與車用等等，反而是RISC-V更易以開發應用。

ARM架構的低功耗、高性能特點，迅速獲得了市場認可。如今ARM架構已佔據了全球行動晶片市場的95%以上，被應用於智慧型手機、平板電腦、物聯網設備等各種電子產品中。而 ARM 的策略是積極搶占 PC 領域，要進入PC領域就必須挑戰該領域的先進大佬 x86， ARM在 Windows 軟體應用上相容性有待改善。又隨著AI、物聯網等新興技術的發展，ARM也積極拓展新的業務領域，如專為AI應用設計的ARM架構晶片，因 AI PC 涉及更強大的晶片運算能力，ARM 架構是否能與 X86 架構的效能匹敵亦是一大難題。

但在中國ARM架構取得了巨大成功，被廣泛應用於各種智慧型手機和平板電腦中，佔據了大部分市場。

RISC-V讀音為“risk-five”

是一種模組化ISA，這意味著它由許多較小的獨立模組構成。使其具有高度擴展性，允許開發人員的新創，滿足其特定需求的新指令。因為它具有少量指令，並且大多數指令易於解碼和執行，這使得RISC-V處理器在性能和功耗方面都有高效率的表現。RISC-V最大的好處，就是這項技術非常有彈性，在設計客製化晶片上相當好用，但用RISC-V製作出的晶片無法執行市面上一般處理器所執行的程式，若要執行第三方軟體，可能還要再等幾年的改進，這就是為什麼ARM和X86系統有今天的地位。但在中國市場積極開發與 AI 的雙重加乘下，具備良好的成長動能，若能夠在中國建立起RISC-V穩健生態系統，則其未來發展性十分可觀。

2024/6/4 於台北 COMPUTEX讓國際知道台灣的創新能量，另外黃仁勛來台旋風，不只是夜市美食，台大演講，也讓我們了解Nvidia與台灣的資通產業供應鏈廠商的密切合作，與引領未來科技趨勢。

我們來了解一下Nvidia採用RISC-V架構的發展經過。

在2016年，Nvidia推出了第一代Falcon控制器，該控制器採用RISC-V Rocket處理器。2017年推出第二代Falcon控制器，採用Nvidia自己設計的RISC-V處理器版本。2021年，Nvidia加入RISC-V基金會成為白金會員，並積極參與RISC-V生態系統的建設。目前Nvidia的GPU、伺服器和網路晶片等多種產品採用了RISC-V架構。

2021年，Nvidia使用RISC-V開發伺服器晶片，推出了Grace CPU，該CPU用於專為大型AI應用設計的Nvidia的DGX Hyperion伺服器。

2022年，Nvidia使用RISC-V開發網路晶片，推出了BlueLink AI DPU，該DPU用於專為加速AI應用而設計的Nvidia的BlueField DPU卡。

這意味著Nvidia有機會在RISC-V生態系統中發揮領導作用。Nvidia採用RISC-V只是RISC-V發展的一個縮影，隨著越來越多的公司採用RISC-V，RISC-V將成為ARM的最大競爭者。

上述提到的ISA解釋如下:

指令集架構ISA，英文稱為 Instruction Set Architecture，是處理器基礎設計的一部分，定義了軟體如何與硬體交互溝通。它是處理器執行的指令集合，以及數據類型、尋址模式和其他軟體在處理器上運行所需的詳細信息。簡而言之，ISA就是處理器使用的語言。ISA對計算機系統的性能、效率和兼容性具有重大影響，不同的ISA具有不同的優缺點，在電腦系統的設計上，ISA的選擇是一個關鍵性的決定。

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