開源的最後一哩:RISC-V處理器-科學人雜誌
2019科創講堂

開源的最後一哩:RISC-V處理器

2019/06/04 整理/科學人
講者/晶心科技技術長兼資深業務副總經理 蘇泓萌


開放源碼的共享特性,使得許多軟體蓬勃發展且不被壟斷。那麼是否也有開放源碼的硬體?有的,晶心科技技術長兼執行副總蘇泓萌介紹了開源的指令集架構RISC-V。


開源的生態


計算架構的堆疊由上至下可分為八層,上面四層是軟體,下面四層是硬體。軟體四層分別是開發工具、應用軟體、中介軟體及作業系統。


硬體最上層為指令集架構(ISA),是一種介面,例如ARM架構、x86、RISC-V,有指令集架構就可以設計各種處理器;下一層是處理器智慧財產權,這裡指的不是真正的硬體實現,而是一種設計,如使用ARM架構的ARM Cortex系列、使用x86的Intel Core系列;接下來是系統晶片(SoC),處理器智財加上加速引擎、輸出入、記憶體等設計,實作出單一晶片的積體電路;最後一層是晶圓,電路的載體。


軟體的開放源碼起源最早,發展也最成熟,所以軟體四層都有不少開源軟體,整個模式行之有年。首先有原始開發者負責開發維護,接著把程式碼公開,附上授權條款讓人修改、散佈、使用。其他開發者會幫忙改進,回饋給維護者。使用者則可以自行下載、編譯、安裝後使用。開發者、回饋者及使用者就形成一個開源社群。


開源的動機最早是基於分享。後來可以吸引有志者共同開發,建立一個生態鏈。最後還形成了商業模式,先用基本版本吸引使用者,如果使用者有進一步的需求就需付費,例如付費取得更多功能的版本或是不同的授權條款。


在硬體方面,開源的發展較慢,目前比較成功的是Arduino。現在指令集架構RISC-V也走開源路線,完成開源的最後一哩路。


開源的指令集架構RISC-V


RISC-V於2010年由柏克萊大學設計出雛形,並於2015年成立基金會,共有37個創始會員,晶心科技便是其中之一。發展到現在已超過230個會員,FB、Google、特斯拉等都是會員。為什麼大家對RISC-V都很有興趣?因為大家都想打破Intel和ARM對CPU的壟斷,而且相信開放式架構才能加速新一代SoC的創新。


以往也有一些開源的指令集架構,但RISC-V特別成功。究其原因是成功建立了生態鏈。首先是成立基金會,而且基金會不是由一家公司控制,一開始就採開放態度,IBM的OpenPower、SUN/Oracle的OpenSPARC都是碰到瓶頸後才成立的,也因此新會員很少,RISC-V的會員卻大幅成長六倍。


RISC-V它像是一個標準,一直會有新的規格出來,持續進化,就像行動網路有3G、4G一樣。RISC-V有很多優勢,其中最重要的是可擴充性,也因此鼓勵了創新。基金會還聚集了非常多的資源,像是開源的處理器智財及開源軟體。


晶心科技的AndeStar架構原本有自己的指令集,直到RISC-V出現。目前基於RISC-V已開發出第五代AndeStar,蘇泓萌說:「立志做RISC-V的最佳擴充。」


蘇泓萌認為,RISC-V因開源、可擴充,已快速崛起。然而開源是兩面刃,一方面它是推動IT產業進步的一大助力,但另一方面它卻要有足夠的處理器專業才能真正發揮效果。因此,多數公司會選擇和晶心科技這樣的RISC-V專業公司合作,已加速產品時程,大幅減少風險。


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