CISC對比RISC，RISC-V成為“救世主”？

1月底，有個新聞刷爆了筆者的朋友圈。文章的內容主要談的是平頭哥完成了安卓10對RISC-V芯片的支持，并開源了全部相關代碼。

日前，RISV-V International的首席技術官Mark Himelstein在接受媒體采訪的時候也表示，我們應該很快就能看到RISC-V架構走向智能手機，乃至HPC等領域。這無疑又吸引了大家對這個話題的再次關注。

近年來，因為收到地緣政治和RISC-V基金會推動等多重因素的影響，這個誕生于十幾年前的架構以其開源和無歷史包袱等特性在芯片產業(yè)受到高度歡迎，除了新興公司以外，不少傳統(tǒng)巨頭也殺入了這個領域，但他們的主要落腳點都是放在MCU和某些對軟件生態(tài)沒有高度依賴的嵌入式市場。

但從上文的報道我們可以看到，RISC-V似乎已經鉚足勁走向了這個公認的高難度市場。但從當前的手機芯片市場來看，我們還需要RISC-V嗎？

Arm一家獨大的市場

手機芯片架構是Arm絕對壟斷的市場，這是沒有任何疑問的。能做到這樣，一方面得益于Arm先天的RISC設計，使其具備簡單和低功耗等特性，能夠在電池容量沒有大幅度提升的前提下，提高消費者的使用體驗。

CISC與RISC的對比

另一方面，Arm之所以能夠在智能手機芯片市場一家獨大，也與他們獨特的授權經營模式有很重要的關聯(lián)。從成立起，Arm就就作出了一項決策：不自己生產芯片，向其他公司許可芯片設計。

換而言之，Arm開發(fā)的只是芯片內核，許可客戶可以增添其他組件，構成完整的片上系統(tǒng)。這就使得在智能手機早期，手機芯片領域就吸引德州儀器、高通、聯(lián)發(fā)科和三星等廠商一起開發(fā)手機芯片，共同培育這個生態(tài)。

就連現(xiàn)在大紅大紫的GPU巨頭英偉達都在當年推出過使用Arm內核的Tegra系列，想在手機芯片市場分一杯羹。由此可以看到Arm授權模式的魅力。作為對比，當年英特爾在看到手機芯片市場的高速發(fā)展，也曾想在這個市場分一杯羹，但從進入到退出，他們幾乎都是孤軍奮戰(zhàn)，雙拳難敵四腿，結局也是可以預見。

說到這里，也許有人會說，另一個RISC架構MIPS也是授權模式，他們甚至比Arm更早實現(xiàn)了商業(yè)化，但在智能手機芯片市場幾乎顆粒無收。為何出現(xiàn)這個現(xiàn)象，我們并不能探究更多原因。

但回看當年的報道，MIPS Technologies曾在2012年發(fā)布了一款名為proAptiv的新型處理器，試圖挑戰(zhàn)當年的Arm Cortex-A15。MIPS表示，其proAptiv內核將是ARM即將推出的Cortex-A15 CPU的一半大小，但可提供同等或更高的性能。

但正如當時的Tensilica創(chuàng)始人兼CTO Chris Rowen所說，要挑戰(zhàn)ARM在移動設備中的主導地位，不僅需要優(yōu)秀的技術。與此同時，Arm龐大的客戶和合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)，以及熟悉其架構和工具的軟件開發(fā)人員都是Arm能在智能手機芯片市場取得成功的關鍵要素。。

最后，筆者認為蘋果當年對Arm前身Acorn的投資，讓在蘋果這些年里來對“Arm”保持忠誠。有了最有影響力手機芯片和手機廠商的支持，Arm后來的成功就水到渠成。當然，這只是筆者的猜測。

RISC-V成為“救世主”？

如前文所說，如果是嵌入式或某些對軟件生態(tài)沒有那么高要求的場景，RISC-V絕對是一個好選擇。

來到手機市場，如果你在2019年五月之前問過這個問題，答案絕對是否定的，因為從當前的全球芯片格局和手機芯片的產業(yè)鏈看，沒有任何必要。

但在現(xiàn)在看來，行業(yè)有人探索RISC-V在手機處理器上的應用，這是有其客觀原因影響的。其中一個歸咎于美國掀起的地緣政治斗爭。

2019年五月，美國將華為加入了黑名單，并在接下來的一年多的時間里升級其限制，這就讓華為難以獲得美國的先進產品和技術，在手機芯片方面也不例外。和其他所有手機芯片廠商一樣，華為的Kirin系列芯片同樣是用的是Arm的CPU和GPU。

例如在華為最新的Kirin 9000上，他們就分別采用了Arm的Cortex-A77 CPU和Mai-G78 GPU。換而言之，華為在最新的旗艦上采用了Arm上一代的CPU和最新的GPU。雖然華為和Arm雙方都曾強調過，雙方的合作不受美國禁令影響，但有行業(yè)人士在與筆者聊天的時候曾指出，Cortex-A78應該是由Arm美國奧斯汀團隊研發(fā)，而Mali-G78應該是在歐洲研發(fā)的。

從某種程度上，這就可以解析了華為在Kirin 9000上沒有用上Cortex-A78或者Cortex-X1的原因。

也就是說，對于華為而言，在當前的局面下，他們有充分的理由去研發(fā)基于RISC-V的手機處理器，加上他們正在打造鴻蒙系統(tǒng)，這就讓這一切變得相對更容易。

正如蘋果在用于Macbook的Arm處理器M1上的旗開得勝，以及他們之前從IBM Power處理器轉到Intel處理器上的成功證明了一個事實——掌控了自己的軟硬件，才有更強大的話語權。無論是對供應商還是開發(fā)者。

上述關于華為的假設是建立在華為還能繼續(xù)生存下去，并且還會繼續(xù)推進手機業(yè)務的基礎之上。而接下來談到的Nvidia收購Arm，無疑就給RISC-V進入手機插上了騰飛的翅膀。

2020年是半導體一個并購大年，其中英偉達收購Arm無疑是其中最具影響力的一個。semiaccurate在去年十月的報道中也指出，一家業(yè)內主要的手機SoC供應商告訴他們，無論這個交易是否獲得批準，他們制造RISC-V SoC的計劃都在向前發(fā)展。

據(jù)報道，其實在英偉達宣布收購Arm之前，該廠商已經進行了約一年的RISC-V 手機SoC的研發(fā)。

在上個月中，也有報道指出，手機芯片龍頭高通已經向美國聯(lián)邦貿易委員會、歐盟委員會、英國競爭與市場管理局以及中國國家市場監(jiān)管局表達了對英偉達收購Arm交易的擔憂。

根據(jù)報道，高通之所以反對這單交易，是因為他們認為如果英偉達成功收購了Arm，他們就有可能阻止其他芯片制造商使用Arm的IP。當然，英偉達黃仁勛一直強調他們即使收購成功，他們還是會保持中立。

然而高通的擔憂正是手機SoC領域從業(yè)者的擔憂。

挑戰(zhàn)還在前頭

雖然很多人都覺得，手機SoC廠商并沒有必要去選擇RISC-V，但現(xiàn)在有那么多廠商在各種嘗試，這證明了背后還是有其存在的邏輯。不過正如Chris Rowen評價MIPS進入手機芯片市場一樣，就算有芯片廠最終真的推出了基于RISC-V架構的芯片，并克服重重困難讓安卓系統(tǒng)流暢地運行在其上面，但對于他們而言，更大的挑戰(zhàn)還在前頭。

在文章開頭的時候，我們就談過，RISC-V目前之所以能在有些市場表現(xiàn)的非常出色，這主要與這些市場采用的芯片并不需要太強的軟件有關。

但手機則是一個與軟件高度綁定的產品，過去十幾年里，無數(shù)的開發(fā)者在Arm芯片上開發(fā)出了無數(shù)的應用，且這些應用涉及到游戲和影音等多個領域，如何讓芯片跑起來這些原本是基于Arm架構開發(fā)的應用，或者是吸引開發(fā)者基于RISC-V芯片開發(fā)相關軟件，無論哪個，都會是一個巨大的挑戰(zhàn)。

首先，因為現(xiàn)在的手機系統(tǒng)基本都是安卓的，如果RISC-V芯片想打進手機，如何讓其流暢跑起各種安卓UI是第一步；其次，得到谷歌的支持也很重要。因為現(xiàn)在谷歌的NDK只是對Arm和X86架構支持，說服讓他們將RISC-V納入其中，才是接下來談其他可能的前提。

再次，還是以蘋果為例，最近他們把電腦的Intel X86處理器換成了其基于Arm架構設計的M1處理器。在軟件方面，一方面，他們基于其自有系統(tǒng)和生態(tài)優(yōu)勢，吸引開發(fā)者兼容他們的處理器；另一方面，他們重新拿出了當初從Power轉向X86時候的武器——二進制編譯器軟件，這次他們推出的是Rosetta 2。

據(jù)介紹，在使用M1芯片的Macbook上裝了Rosetta 2之后，可以有效地將大部分基于Intel開發(fā)的應用程序翻譯成Arm芯片看得懂的代碼，也就是可以讓原本在Intel處理器環(huán)境下開發(fā)的軟件在基于M1芯片推出的Macbook上運行。

雖然這并不是一個百分百有效的翻譯，也不是每個應用都能借助其翻譯，在實際體驗中，應該也做不到跑在原生環(huán)境上那么流暢，但最起碼能跑起來。

同樣的方法可以應用到潛在的RISC-V芯片上，這也是當年英特爾想做的。當初他們推出X86手機芯片之后，就在搭載其芯片的手機中帶來了一個這樣的二進制編譯軟件，不過當初的整套體驗，是非常不好的，這也加速了Intel手機芯片業(yè)務的死亡。這方面的困難，RISC-V陣型也不能輕易克服。

此外，類似游戲的SDK等各種的支持，也是參與者必須考慮的問題。因為筆者對技術了解不深，所以在這方面就不再深入探討。但總結而言，只有讓谷歌、開發(fā)者、手機廠商和消費者都投入其中，才有RISC-V成功的可能。

當然，如果像蘋果這樣自己控制軟硬件生態(tài)的廠商做出RISC-V的選擇，會相對簡單。但蘋果圖什么呢？
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