在2021云棲大會上，阿里平頭哥開源了玄鐵RISC-V系列處理器，并開放系列工具及系統(tǒng)軟件。即日起，全球開發(fā)者可下載玄鐵源代碼，平頭哥也將持續(xù)開源穩(wěn)定的、全棧一體的RISC-V IP核，并提供技術支持和應用服務。對于開發(fā)者來說，軟件開源早已不是什么新鮮事，而此次玄鐵RISC-V是硬件開源，過程曲折但貢獻著實不小。

解析阿里玄鐵RISC-V系列處理器的硬件開源策略（圖片來自antmicro）

對于開發(fā)者來說，直接使用開源軟件，成本比較低，有吸引力。但硬件開發(fā)流程復雜、時間漫長，試錯代價昂貴，對硬件開源提出了更高的要求。平頭哥支持開源開放，對于正在上升期的RISC-V架構技術而言，只有更多的開發(fā)者和企業(yè)使用，才能共同推進生態(tài)進步，讓這一技術在芯片和操作系統(tǒng)等軟硬件層面更加成熟，讓生態(tài)圈的每個伙伴從中受益。

眾所周知，要在芯片上執(zhí)行軟件程序，必須先將軟件/程序語言翻譯成硬件指令，這套標準規(guī)范即芯片架構/指令集（ISA，Instruction Set Architecture），X86、Arm、RISC-V都是指令集的代號。不過，指令集通常與背后的軟件生態(tài)相關聯(lián)，采用哪種指令集，需要其專利授權，IP授權費用動輒上百萬、千萬美元。

誕生于2010年的RISC-V，是一個基于精簡指令集（RISC）原則的開源指令集架構（ISA），其由一家非營利基金會所有，所有企業(yè)都可以加入基金會，免費使用RISC-V架構，并在其基礎上進行改動，被廣泛看好成為下一代廣泛應用的CPU架構。RISC-V架構具有開放、靈活、低功耗等特點，基礎指令不到50條，并以模塊化的方式提供了不少擴展指令集。

RISC-V 基金會首席執(zhí)行官Calista Redmond曾透露，截至2020年底，在全球范圍內RISC-V芯片（SoC、IP和FPGA）已推出93款，覆蓋了云端、移動、高性能運算、機器學習、自動駕駛等產業(yè)。據(jù)《財新》報道，RISC-V已經吸引了谷歌、阿里巴巴、三星、華為、英偉達、西部數(shù)據(jù)等全球500多家企業(yè)參與研發(fā)。

Semico Research預測，到2025年全球市場的RISC-V核心數(shù)將達到624億，其中工業(yè)應用增幅最大，將占據(jù)167億顆。在實際應用中，RISC-V適合為智慧城市、工業(yè)互聯(lián)網、智能家居等碎片化的AIoT場景提供定制芯片。這種需求上的滿足與當前AIoT的大勢所趨不無關系，要知道在應用側，玄鐵910已經實現(xiàn)了兼容安卓，證明RISC-V朝高性能方向發(fā)展的可能。對于阿里“云端一體”的戰(zhàn)略而言，平頭哥在RISC-V上的探索勢必會延伸到更多的場景。

據(jù)了解，此次開源的OpenXuantie系列RISC-V處理器，包括玄鐵E902、E906、C906、C910等4款量產處理器IP，以及基于OpenXuantie的多操作系統(tǒng)（AliOS、FreeRTOS、RT-Thread、Linux、Android等）的全棧軟件及工具。開發(fā)者可通過平頭哥Github和芯片開放社區(qū)（Open Chip Community）下載OpenXuantie源代碼，并基于此實現(xiàn)開源EDA協(xié)同、硬件架構創(chuàng)新、豐富軟件應用生態(tài)。

玄鐵RISC-V系列處理器采用自研技術，覆蓋從低功耗到高性能的各類場景，支持AliOS、FreeRTOS、RT-Thread、Linux、Android等操作系統(tǒng)，并已成功應用于微控制器、工業(yè)控制、智能家電、智能電網、圖像處理、人工智能、多媒體和汽車電子等領域。目前，玄鐵系列處理器出貨超25億顆，擁有150余家客戶、超500個授權數(shù)，已成為國內應用規(guī)模最大的國產CPU。

正如前文所述，硬件開源絕非一日之功。經過十多年的CPU和芯片研發(fā)，平頭哥在自研指令架構、CPU微體系結構和系統(tǒng)芯片方面積累了不少經驗，形成了從低功耗、低成本到中高性能等RISC-V處理器產品家族，應用于MCU、藍牙、無線、語音、視覺等應用場景。如今，玄鐵系列成為國內RISC-V領域影響力和市場占有率最大的處理器產品，以每年50%的授權數(shù)增長。

根據(jù)阿里的表述，玄鐵910在指令方面相比原始的RISC-V穩(wěn)定可靠，同時有平均20%以上性能的提升。在處理器的設計技術上，玄鐵910在原有高性能處理器2發(fā)射的基礎上，發(fā)展成3發(fā)射并行架構，流水線深度從10級發(fā)展成12級，單位性能提升40%以上，達到7.1 Coremark/MHz，工作主頻達到2.5GHz，整體指標在原有技術上提升一個層次。

顯然，這種硬指標上的進步對于RISC-V的普及有著重要作用。要知道，超過70%的RISC-V 主要成員來自中國，這在一定程度上要受益于半導體國產化的趨勢。2018年7月，上海首度宣布將RISC-V列入政府產業(yè)扶持對象，成為國內第一個發(fā)力RISC-V的城市。同年10月和11月，中國 RISC-V產業(yè)聯(lián)盟與中國開放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟相繼成立，前者如今成員單位已達130家，后者則由中國工程院院士倪光南領銜，吸引了包括阿里巴巴、中芯國際、紫光展銳、北大清華在內的產學研代表成員。

可以說，RISC-V生態(tài)建設是中國半導體上下游產業(yè)鏈生態(tài)建設的好機會。在傳統(tǒng)芯片的設計領域，國外的封鎖在短期內難以突破，而在RISC-V所面向的物聯(lián)網場景，對芯片制程要求還不太高，這也為近幾年國內新成立的一批國內EDA公司帶來了新的市場機會。

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