挑战X86、ARM架构，RISC-V GoGoGo!(1)

孔明

芯片行业落后三四十年的中国，能否借RISC-V发展契机直击行业“金字塔尖”，绝地求生。

近日，由海淀区政府、北京市科委、北京微芯边缘计算研究院共同发起，中关村科学城开源芯片源码创新中心成立。创新中心将推动芯片设计领域全球标准创建，建设国际开源平台，提升我国芯片设计硬实力和自主可控核心能力。

众所周知，芯片的架构设计一直被誉为芯片行业的“金字塔尖”，难度巨大，且一直被国外垄断。

此次，中关村科学城开源芯片源码创新中心的成立，旨在抢抓RISC-V芯片生态发展机遇期，构建RISC-V芯片创新生态，打造我国自己的芯片和架构。

多年来， 由ARM公司主导的ARM架构、与英特尔主导的X86架构是全球芯片领域的主流架构。随着人工智能等前沿科技发展，这些老牌的主流架构开始面临众多挑战，不少科技巨头纷纷转向RISC-V架构。RISC-V因其灵活、精简、开源等特性，成为全球芯片领域备受关注的架构，也 被视为中国芯的“新机遇”。

全球芯片领域主流架构“两极争霸”的局面或许将会变为“三足鼎立”的新篇章。

RISC-V突围的故事，还是要从两大巨头如何形成开始说起。

初代芯片王朝的崛起

学过半导体的人都知道一句话， CPU的发展史简单来说就是Intel公司的发展历史。从1971年，Intel推出了世界上第一款微处理器至今，CPU的发展已经有近五十多年的历史。而Intel在CPU发展前进的每一步上都留下了浓墨重彩的一笔。

1968年，戈登·摩尔和罗伯特·诺伊斯在硅谷创办了Intel公司。戈登·摩尔，正是大家所熟知的“摩尔定律”的提出者。

1971年， 世界上第一块微处理器4004在Intel公司诞生了，片内集成了2250个晶体管，晶体管之间的距离是10微米，能够处理4bit的数据，每秒运算6万次，频率为108KHZ，前端总线为0.74MHz （4bit）。

没有微处理器，个人计算机就不可能出现，而没有个人计算机，就不可能有后来的互联网革命。可以说，微处理器的出现，改变了整个世界。

1978年6月8日，Intel生产出了世界上第一款16位的微处理器并命名为“i8086”。

i8086的出现也同时开创了一个新时代： X86架构诞生了，它定义了芯片的基本使用规则。

X86架构指的是CPU执行的一些计算机语言指令集，由于Intel从8086开始，此后升级的每一代芯片（例如80186、80286等）都用的同一种CPU架构，所以人们将这些指令集统一称之为X86指令集，也就是所说的X86架构。

1981年使用X86架构的8088芯片首次用于IBM PC机中，开创了全新的微机时代，也就是大家 熟知的个人PC时代。

1993年，Intel推出了奔腾处理器Pentium。Pentium是x86系列一大革新。其中晶体管数大幅提高、增强了浮点运算功能、并把十年未变的工作电压降至3.3V。这样不仅可以大幅减少功耗，也让性能有了新的突破。

奔腾处理器的诞生，让Intel公司甩掉了只会做低性能处理器的帽子，其运行速度达到工作站处理器的水平。Intel一举超过所有日本半导体公司，坐上了半导体行业的头把交椅。

此后，以 Intel、AMD等公司为代表的X86架构芯片遍横扫世界，统治了个人PC与服务器时代，书写着王朝的史诗。

王朝演替，各据半壁江山

技术决定能否提供需求，而需求也决定了技术发展的方向。

随着移动互联网时代的到来，人们对电脑等大型设备需求降低，对手机等移动设备需求显著提升，在这个需求变革契机， 另一巨头ARM显现出来，开启了自己的传奇。

1981年， 电子设备设计和制造公司Acorn迎来了一个难得的机遇，英国广播公司BBC打算在整个英国播放一套提高电脑普及水平的节目，他们希望Acorn公司能生产一款与之配套的电脑。

接下这个任务之后，Acorn公司就开始干了起来。很快他们就发现，自己产品的硬件设计并不能满足需求。当时CPU的发展潮流，正在从8位变成16位，性能正在大幅提升。 Acorn自己并不能制造生产芯片，他们只能去寻找其他厂商合适的芯片。

一开始，他们打算使用美国国家半导体和摩托罗拉公司的16位芯片。但是，经过评估后，他们发现了两个缺陷：第一，芯片的执行速度有点慢，中断的响应时间太长。第二，售价太贵，一台500英镑的电脑，处理器芯片就占到100英镑。

于是他们打算去找当时如日中天的Intel，希望对方提供当时代表最先进技术的80286处理器的设计资料和样品，但是，却遭到了拒绝。 无奈下Acorn公司只能自己造芯片。

经过多年的奋斗，Acorn最终完成了CPU的设计。对于这块芯片， Acorn给它命名为Acorn RISC Machine。这也就是这就是大名鼎鼎的“ARM”三个字母的由来。后来的ARM架构，指的也是设计这款芯片时采用的架构。

1985年，Acorn研发出来的第一款处理器芯片的型号，被定为 ARM1。但是，就在同一年，1985年10月，英特尔发布了80386。 在80386面前，ARM1显得弱小不堪。在ARM1之后，Acorn陆续推出了好几个系列，例如ARM2，ARM3。

1990年，Acorn公司正式改组为 ARM计算机公司——Advanced RISC Machines（虽然缩写相同，但ARM芯片是Acorn RISC Machine的缩写）。 ARM公司是Acorn、苹果、诺基亚、VLSI、Technology等公司的合资企业。

完

双子峡

棒棒嗒