ARM or RISC-V 谁才是微小型嵌入式系统的最佳选择？
作者：王伟
发布日期：2018-09-12
ARM架构过去称作进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine），又称“高级RISC机器”，是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构。RISC-V是一种新的开放且免费的指令集架构。二者架构都源自1980年代的精简指令集计算机RISC，正是这一架构，让曾任斯坦福大学校长的John L. Hennessy和曾任加州大学伯克利分校教授的David A. Patterson获得了2017年度图灵奖。
ARM公司以早期RISC架构为基础，衍生出了ARM的芯片设计，并将这种设计授权给多家芯片厂商，现在几乎所有的智能手机，都离不开它。而RISC-V诞生于2010年，主要由美国加州大学伯克利分校的Krste Asanovic教授、Andrew Waterman和Yunsup Lee等人员开发。相对于大多数传统ISA封闭的生态以及高昂的授权费用而言，其最大特色就是开放和免费。
RISC-V与ARM最大的不同就在于其推崇的大道至简的技术风格和彻底开放的模式。由于ARM是一种封闭的指令集架构，众多使用ARM架构的厂商，只能根据自身需求，调整产品频率和功耗，不得改变原有设计。经过几十年的发展，CPU架构变得极为复杂和冗繁，ARM架构文档长达数千页，指令数目复杂，版本众多，彼此之间既不兼容，也不支持模块化，并且存在着高昂的专利和架构授权问题。反观RISC-V，在设计之初，就定位为是一种完全开源的架构，规避了计算机体系几十年发展的弯路，架构文档只有二百多页，基本指令数目仅40多条，同时一套指令集支持所有架构，模块化使得用户可根据需求自由定制，配置不同的指令子集。
开放而免费的RISC-V架构诞生，不仅对于高校与研究机构是个好消息；为前期资金缺乏的创业公司、成本极其敏感的产品、对现有软件生态依赖不大的领域，都提供了另外一种选择，使其可以根据实际应用对指令集进行扩展和裁剪，在不用花费高额授权费用的情况下针对具体情况实现处理器内核，因此得到了业界主要科技公司的拥戴，包括 Google、特斯拉、三星、高通等科技公司已加入 RISC-V 阵营，围绕着RISC-V的生态迅速成长。
RISC-V联盟部分成员
与大多数指令集相比，RISC-V指令集可以自由地用于任何目的，允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。虽然这不是第一个开源指令集，但它具有重要意义，因为其设计使其适用于现代计算设备（如仓库规模云计算机、高端移动电话和微小嵌入式系统）。设计者考虑到了这些用途中的性能与功率效率。该指令集还具有众多支持的软件，这解决了新指令集通常的弱点。RISC-V可以帮助客户以更低的成本更灵活自主的方式进行定制化芯片，所以也有越来越多的芯片甚至系统公司加入其中。众多的芯片公司已经开始使用或者计划使用RISC-V开发其自有的处理器用于其产品。
中天微发布中国自研CPU架构RISC-V处理器
只有对手才真正了解对手，或许是RISC-V的成长速度让ARM感受到了威胁，2018年6月底，ARM建立了一个域名为 riscv-basics.com 的网站，里面的内容主题为“设计系统芯片之前需要考虑的五件事”，从成本、生态系统、碎片化风险、安全性和设计保证上对 RISC-V 进行攻击。
此举自然引起了 RISC-V 的强烈不满，7月9日 RISC-V 也建立一个域名为 arm-basics.com 的网站，并用“设计系统芯片之前需要考虑的六件事”为题（在 ARM 列出的五项上新增了社区支持），对 ARM 进行反击，并呼吁厂商采用真正自由的架构 RISC-V。一天之后，这场战争以riscv-basics.com 网站悄然下线落下帷幕。
为什么ARM会做出此不合时宜的过激反应？可以说在全球领域，ARM无论在技术、生态以及产业上，都有着完整的体系。为什么会惧怕尚不成熟的在发展中的RISC-V？ 或许RISC-V对ARM技术上的制衡仅仅是一个原因，RISC-V崛起的时间点也是一个因素。每一次应用场景的变迁，都会孕育新的技术平台的变革。当前，人工智能、物联网技术、车载电子系统等被称为是下一个万亿级的市场，不仅有着巨大的机会，其细分化、碎片化的特质要求更完善的服务、软件与硬件的结合要求多元化的整合。以物联网为例，前期的嵌入式系统的产业里，目前采用比较多的是ARM的处理器架构，数据显示在嵌入式领域有75%的系统设计是采用了ARM公司的微处理器架构。而RISC-V很大程度上改变了运算平台芯片的设计生态，因为它是免费开源的，而且可以灵活地进行修改并加入新的功能，所以RISC-V正在吸引越来越多的科技公司采用。根据IPnest的调研，ARM公司在2017年的IP授权收入下滑了6.8%，原因之一是因为RISC-V加入了竞争。
RISC-V对ARM，杀势已成！