RISC-V五大谬误精选:David Patterson权威解析
咱们来聊聊RISC-V。先说几个关键判断:经过十多年的发展,RISC-V已经稳稳坐上了未来计算领域第三把交椅,仅次于那两个我们都很熟悉的架构。接下来的几年里,如果你还在为新项目死守着封闭的专有ISA,那感觉就像在以太网和USB早已普及的时代,偏要去鼓捣那些没人用的封闭接口。我和伯克利的同事们的判断是:到本世纪末,大部分新产品研发的主导ISA,会是开放的RISC-V。全球各地的公司已经行动起来了,势头越来越猛。所以,是时候冷静地审视一下RISC-V,顺便把那些关于它的流行误解清理干净了。
谬误一:RISC-V 是开源处理器,就像 Linux 是开源操作系统一样
Linux 是有一个单一的开源代码库,你下载下来就能用。但 RISC-V 不一样,它本质上是一份开放的硬件/软件接口规范。就像以太网,在它出现之前,各家局域网标准都是封闭的。1980年,DEC、Intel和Xerox三家联手,把以太网做成了开放标准,还成立了IEEE 802.3工作组,一管就是四十年。结果呢?以太网在成本和性能上突飞猛进,因为无数家公司可以基于这个标准,拿出能跑同一套软件栈的网络产品。后来的USB也是这个路子。
RISC-V 玩的是同样的游戏。它由基金会运营,允许任何组织基于这个开放标准去设计硬件。竞争一上来,性价比自然就提升了,围绕RISC-V的共享软件生态也跟着繁荣起来。你可以直接买RISC-V硬件,可以自己造,可以买现成的设计许可,也可以下载开源设计自己鼓捣。
谬误二:选择成熟的封闭式 ISA 比选择开放式 RISC-V 更安全
历史总会开些残酷的玩笑。一个封闭ISA的生死,往往和它背后那家公司的命运牢牢绑在一起。公司一旦掉队,ISA也跟着完蛋。我们曾经熟悉的DEC VAX、DEC Alpha、Sun SPARC,现在都上哪儿去了?另一个让人感慨的是,封闭ISA本身就是一件可以买卖的知识产权。MIPS前前后后换了超过六任主人,ARM也经历了Acorn、ARM Holdings再到软银的流转。
相比之下,RISC-V由数百家公司共同参与的中立组织——RISC-V International来推动。大家的集体利益通过这个非营利基金会来决定RISC-V的未来。就像以太网和USB一样,RISC-V的命运不系于任何一家公司。从软件生态的长期发展来看,这才是真正稳重的选择。
谬误三:封闭的 ISA 没有分散的软件生态系统
恰恰相反。那些年岁渐长的封闭ISA,在漫长的生命周期里,因为各种原因积累了一堆意想不到的不兼容问题。比如,虽然AMD和Intel都想玩x86-64,但它们各自的虚拟机就是没法通用。英特尔的A VX-512更是出了名的碎片化,里面的BF16浮点格式来了又走。ARM那边,从ARMv1到ARMv7一直用32位地址,结果ARMv8-A突然跳出来支持64位,两者还不兼容。更别提ARMv8-M给老32位ISA加了新功能,却又和ARMv8-A不兼容。
要说软件环境最分裂的地方,非今天边缘设备上的SoC莫属。一个芯片里塞着应用CPU、嵌入式CPU、DSP、机器学习翻跟斗、ISP……每家的指令集和软件栈都互不买账。原因很简单,这些处理器用的都是封闭ISA,第三方IP根本没法用,每个模块都有自己的小算盘。
谬误四:相比封闭式 ISA, RISC-V 的模块化导致的软件生态系统更加分散
这个说法从RISC-V诞生那天起就被反复念叨,所以我们很清楚。关键是,不同市场对软件兼容性的要求不一样,有些领域甚至要求二进制级别。RISC-V用配置文件来解决这个问题。它从标准扩展里挑出一组ISA选项,给市场上绝大多数用户提供最大价值,这样软件社区就能集中精力,把相应的软件生态建好。硬件厂商也一样,按照标准配置文件来设计产品,确保自己的设计能被主流软件支持。举个例子,RISC-V为64位地址的UNIX系统提供了专门的配置文件,这是构建可移植应用程序和操作系统的基础。
更进一步,除了配置文件,RISC-V的模块化还带来一个特别有意思的可能:在一个基础ISA上,可以加自定义的增强功能。这能极大减少如今SoC软件生态的碎片化问题。风险反倒是,如果你不主动利用这种模块化来治理碎片化,它才可能真的变成一团乱麻。但话说回来,真正的机会恰恰就藏在这些地方。
谬误五:鉴于以上几点,RISC-V 不可能成为主导 ISA
技术上,你完全可以用同一个基础ISA,从嵌入式系统一直用上超级计算机——只要它同时支持32位和64位地址就行。现在真正的分歧不在技术,而在商业选择:你到底要一条路走到黑,用封闭ISA,还是拥抱开放?如果我们真的想要一个像网络互联(以太网)或外设互联(USB)那样的通用计算语言,那答案就很清楚了:把整个信息技术行业的命运压在单一公司身上,风险太大了。依赖一个免费、开放的标准,就像我们过去几十年对以太网和USB做的那样,才是一条真正的“安全”之路。