第48章 RISCV芯片架构

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1980年，米国加州大学伯克利分校，设计出了世界第一颗精简指令集处理器RISC-I，也就是RISC芯片第一代架构，

这款RISC芯片构架的特点是:指令格式和长度通常是固定的（如ARM是32位的指令）、且指令和寻址方式少而简单、大多数指令在一个周期内就可以执行完毕，指令是十分简单有效，

相对于CISC芯片架构，其指令长度通常是可变的、指令类型也很多、一条指令通常要若干周期才可以执行完。并且，这些指令使用的频率却相差悬殊，大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%。

而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中只占20%，在指令设计上十分不合理，非常复杂，

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所以，当RISC芯片架构出现后，后续研发新的处理器体系结构都或多或少地参考采用了RISC的概念，甚至有些典型的CISC处理机中也采用了些RISC设计概念，比如英特尔公司的、Pentium等系列芯片。

而在RISC基础上研发最成功，第一个商业化的实例就是ARM，

虽然说ARM是从RISC芯片架构的基础发展出来的，但是，内核指令集已经完全不同于RISC芯片架构，

因为ARM处理器除了本身是32位设计，同时也配备16位指令集，这样的话，提高了芯片性能和灵活性，

所以，ARM芯片架构是非常有特色，根据不同用途，研发出不同型号的处理器架构，所以，ARM芯片架构除了不适用在电脑芯片上，基本垄断了所有的电子产品的领域，非常强大!!!

在21世纪，即使强大的世界一线芯片商：高通，水果，三木桑，研发的芯片基本都是采用ARM芯片架构，

这也是ARM强大之处，特别，是在21世纪人工智能时代，ARM架构基本处于绝对垄断地位，无可替代！！！

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重生前的李飞，在千禧年前是身在米国，也注意到了ARM在RISC芯片架构的商业化取得了成功，并在千禧年回到华夏国后，准备以RISC架构，开发手机芯片，

只不过当时短视行为，在坚持了不到5年时间，就放弃了RISC架构，全面转向ARM架构，

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直到2010年，由加州大学伯克利分校的研究团队，设计出新的指令集架构。也就是说，RISC-V架构诞生了。

而RISC-V的“V”包含两层意思，一是这是从1980年研发第一代RISC-I，再到第五代指令集架构，二是它代表了变化（variation）和向量（vectors）。

研发出RISC-V芯片架构是免费开源的，无需付费授权，允许使用者修改和重新发布开源代码，也允许基于开源代码开发商业软件发布和销售。

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除了RISC–V免费开源的优点，还有就是RISC-V架构的指令数目非常的简洁。基本的RISC-V指令数目仅有40多条，加上其他的模块化扩展指令总共几十条指令。并且，RISC-V的规范文档仅有145页，而特别架构文档的篇幅也仅为91页

相对于X86和ARM指令数目和规范文档，指令多得无法计算，并且不同架构型号，指令也互不兼容，其规范文档多达上千页...

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总之，RISC–V芯片架构是非常不错的，可以根据具体芯片需求，可以选择适合的指令集做出不同的指令集架构。基于RISC-V指令集架构可以设计服务器CPU，家用电器cpu，工控cpu和用在比指头小的传感器中的cpu。

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随着RISC-V芯片架构出现后，芯片相关的研发工具也越来越完善，例如编译工具链，仿真工具等，

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不过，现实比较遗憾的是，在21世纪，国内由于RISC-V芯片生态链的问题，在芯片商业化上，完全比不了ARM芯片架构，芯片设计公司很少以RISC-V芯片架构去设计研发芯片，

这样的话，就造成了RISC-V芯片只是在实验室上…，在商用上还有很远的路要走，

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现在李飞重生到1996年，可以弥补这种遗憾，

要知道，现在的ARM还处于迷茫期，大约一年后的时间，ARM才好转，开始盈利，

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重生到1996年后，李飞有的是时间和资金，只要积累原始的资金足够后，马上招聘研发人员，进行RISC芯片架构研发，

像ARM一样，在RISC芯片架构的基础上进行研发时，既保留RISC芯片架构简单直接的优点，也要拥有自己独特的芯片架构内核，

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想到这里，李飞稍微舒松一口气，因为现在重生了，还有机会去完成在重生前的遗憾，没有坚持对RISC芯片架构研发。

不过，研发RISC芯片架构，最关键的是需要大量的芯片商用，在不同电子电器设备上，广泛地应用，所以，也只能一步一步踏踏实实地区完成，

于是，李飞拿起办公桌子上的茶杯，喝了一口茶，整个人都轻松许多，把茶杯轻轻地放在办公桌上后，再打开IBM笔记本，

打开IBM笔记本后，再点击EDA芯片设计软件Cadence，那么，正式的开始在FM芯片，添加显示和时钟模块电路，

由于Cadence的元器件库是自带晶体电路的，而里面自带的晶体电路是非常标准的，可以说是与芯片制造工厂同步的，所以，只需要直接添加到FM芯片内部电路上就可以，

接下来，就是要做就是软件仿真，如同上次FM芯片设计时，对新添加的显示和时钟晶体电路进行仿真，验证设计是否有缺陷…

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一系列仿真验证确定重新设计芯片合格后，就基本可以直接生产了，

（注：RISC-V芯片架构并不是CPU处理器设计方案，RISC-V只是一个指令集架构，定义了一个指令的标准，可以按照这个指令标准去做CPU处理器。）

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这款FM芯片只是添加显示和时钟电路，本来就可以直接量产，但李飞作为一个芯片研发工程师，还是选择一步一步地来，对芯片流片一次，

不过，这次新FM芯片流片的费用不高，与上次FM芯片流片相比，因为芯片电路没有作更改，只是添加了新功能!

需要注意的是，这次FM芯片有添加新功能，需要升级版本号，从V1.0升级到V2.0+，并在芯片的datasheet做好工程记录说明，以便区别，