第48節(jié) RISC-V芯片架構(gòu)
1980年,米國(guó)加州大學(xué)伯克利分校,設(shè)計(jì)出了世界第一顆精簡(jiǎn)指令集處理器RISC -I,也就是RISC芯片第一代架構(gòu),
這款RISC芯片構(gòu)架的特點(diǎn)是:指令格式和長(zhǎng)度通常是固定的(如ARM是32位的指令)、且指令和尋址方式少而簡(jiǎn)單、大多數(shù)指令在一個(gè)周期內(nèi)就可以執(zhí)行完畢,指令是十分簡(jiǎn)單有效,
相對(duì)于CISC芯片架構(gòu),其指令長(zhǎng)度通常是可變的、指令類型也很多、一條指令通常要若干周期才可以執(zhí)行完。并且,這些指令使用的頻率卻相差懸殊,大約有20%的指令會(huì)被反復(fù)使用,占整個(gè)程序代碼的80%。
而余下的80%的指令卻不經(jīng)常使用,在程序設(shè)計(jì)中只占20%,在指令設(shè)計(jì)上十分不合理,非常復(fù)雜,
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所以,當(dāng)RISC芯片架構(gòu)出現(xiàn)后,后續(xù)研發(fā)新的處理器體系結(jié)構(gòu)都或多或少地參考采用了RISC的概念,甚至有些典型的CISC處理機(jī)中也采用了些RISC設(shè)計(jì)概念,比如英特爾公司的80486、Pentium等系列芯片。
而在RISC基礎(chǔ)上研發(fā)最成功,第一個(gè)商業(yè)化的實(shí)例就是ARM,
雖然說ARM是從RISC芯片架構(gòu)的基礎(chǔ)發(fā)展出來的,但是,內(nèi)核指令集已經(jīng)完全不同于RISC芯片架構(gòu),
因?yàn)锳RM處理器除了本身是32位設(shè)計(jì),同時(shí)也配備16位指令集,這樣的話,提高了芯片性能和靈活性,
所以,ARM芯片架構(gòu)是非常有特色,根據(jù)不同用途,研發(fā)出不同型號(hào)的處理器架構(gòu),所以,ARM芯片架構(gòu)除了不適用在電腦芯片上,基本壟斷了所有的電子產(chǎn)品的領(lǐng)域,非常強(qiáng)大!!!
在21世紀(jì),即使強(qiáng)大的世界一線芯片商:高通,水果,三木桑,研發(fā)的芯片基本都是采用ARM芯片架構(gòu),
這也是ARM強(qiáng)大之處,特別,是在21世紀(jì)人工智能時(shí)代,ARM架構(gòu)基本處于絕對(duì)壟斷地位,無可替代?。?!
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重生前的李飛,在千禧年前是身在米國(guó),也注意到了ARM在RISC芯片架構(gòu)的商業(yè)化取得了成功,并在千禧年回到華夏國(guó)后,準(zhǔn)備以RISC架構(gòu),開發(fā)手機(jī)芯片,
只不過當(dāng)時(shí)短視行為,在堅(jiān)持了不到5年時(shí)間,就放棄了RISC架構(gòu),全面轉(zhuǎn)向ARM架構(gòu),
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直到2010年,由加州大學(xué)伯克利分校的研究團(tuán)隊(duì),設(shè)計(jì)出新的指令集架構(gòu)。也就是說,RISC-V架構(gòu)誕生了。
而RISC-V 的“V”包含兩層意思,一是這是從1980年研發(fā)第一代RISC -I,再到第五代指令集架構(gòu),二是它代表了變化(variation)和向量(vectors)。
研發(fā)出RISC-V芯片架構(gòu)是免費(fèi)開源的,無需付費(fèi)授權(quán),允許使用者修改和重新發(fā)布開源代碼,也允許基于開源代碼開發(fā)商業(yè)軟件發(fā)布和銷售。
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除了RISC–V免費(fèi)開源的優(yōu)點(diǎn),還有就是RISC-V架構(gòu)的指令數(shù)目非常的簡(jiǎn)潔。基本的RISC-V指令數(shù)目?jī)H有40多條,加上其他的模塊化擴(kuò)展指令總共幾十條指令。并且,RISC-V的規(guī)范文檔僅有145頁,而特別架構(gòu)文檔的篇幅也僅為91頁
相對(duì)于X86和ARM指令數(shù)目和規(guī)范文檔,指令多得無法計(jì)算,并且不同架構(gòu)型號(hào),指令也互不兼容,其規(guī)范文檔多達(dá)上千頁...
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總之,RISC–V芯片架構(gòu)是非常不錯(cuò)的,可以根據(jù)具體芯片需求,可以選擇適合的指令集做出不同的指令集架構(gòu)?;赗ISC-V指令集架構(gòu)可以設(shè)計(jì)服務(wù)器CPU,家用電器cpu,工控cpu和用在比指頭小的傳感器中的cpu。
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隨著RISC-V芯片架構(gòu)出現(xiàn)后,芯片相關(guān)的研發(fā)工具也越來越完善,例如編譯工具鏈,仿真工具等,
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不過,現(xiàn)實(shí)比較遺憾的是,在21世紀(jì),國(guó)內(nèi)由于RISC-V芯片生態(tài)鏈的問題,在芯片商業(yè)化上,完全比不了ARM芯片架構(gòu),芯片設(shè)計(jì)公司很少以RISC-V芯片架構(gòu)去設(shè)計(jì)研發(fā)芯片,
這樣的話,就造成了RISC-V芯片只是在實(shí)驗(yàn)室上…,在商用上還有很遠(yuǎn)的路要走,
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現(xiàn)在李飛重生到1996年,可以彌補(bǔ)這種遺憾,
要知道,現(xiàn)在的ARM還處于迷茫期,大約一年后的時(shí)間,ARM才好轉(zhuǎn),開始盈利,
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重生到1996年后,李飛有的是時(shí)間和資金,只要積累原始的資金足夠后,馬上招聘研發(fā)人員,進(jìn)行RISC芯片架構(gòu)研發(fā),
像ARM一樣,在RISC芯片架構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)時(shí),既保留RISC芯片架構(gòu)簡(jiǎn)單直接的優(yōu)點(diǎn),也要擁有自己獨(dú)特的芯片架構(gòu)內(nèi)核,
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想到這里,李飛稍微舒松一口氣,因?yàn)楝F(xiàn)在重生了,還有機(jī)會(huì)去完成在重生前的遺憾,沒有堅(jiān)持對(duì)RISC芯片架構(gòu)研發(fā)。
不過,研發(fā)RISC芯片架構(gòu),最關(guān)鍵的是需要大量的芯片商用,在不同電子電器設(shè)備上,廣泛地應(yīng)用,所以,也只能一步一步踏踏實(shí)實(shí)地區(qū)完成,
于是,李飛拿起辦公桌子上的茶杯,喝了一口茶,整個(gè)人都輕松許多,把茶杯輕輕地放在辦公桌上后,再打開IBM筆記本,
打開IBM筆記本后,再點(diǎn)擊EDA芯片設(shè)計(jì)軟件Cadence,那么,正式的開始在FM芯片,添加顯示和時(shí)鐘模塊電路,
由于Cadence的元器件庫是自帶晶體電路的,而里面自帶的晶體電路是非常標(biāo)準(zhǔn)的,可以說是與芯片制造工廠同步的,所以,只需要直接添加到FM芯片內(nèi)部電路上就可以,
接下來,就是要做就是軟件仿真,如同上次FM芯片設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)新添加的顯示和時(shí)鐘晶體電路進(jìn)行仿真,驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否有缺陷…
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一系列仿真驗(yàn)證確定重新設(shè)計(jì)芯片合格后,就基本可以直接生產(chǎn)了,
(注:RISC-V芯片架構(gòu)并不是CPU處理器設(shè)計(jì)方案,RISC-V只是一個(gè)指令集架構(gòu),定義了一個(gè)指令的標(biāo)準(zhǔn),可以按照這個(gè)指令標(biāo)準(zhǔn)去做CPU處理器。)
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這款FM芯片只是添加顯示和時(shí)鐘電路,本來就可以直接量產(chǎn),但李飛作為一個(gè)芯片研發(fā)工程師,還是選擇一步一步地來,對(duì)芯片流片一次,
不過,這次新FM芯片流片的費(fèi)用不高,與上次FM芯片流片相比,因?yàn)樾酒娐窙]有作更改,只是添加了新功能!
需要注意的是,這次FM芯片有添加新功能,需要升級(jí)版本號(hào),從V1.0升級(jí)到V2.0+,并在芯片的datasheet做好工程記錄說明,以便區(qū)別,