第48节 RISC-V芯片架构
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,
…
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80486、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!!!
…
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,
…
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(variatioors)。
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。
…
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...
…
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。
…
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,
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,
…
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,
…
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,
…
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ce,那么,正式的开始在fm芯片,添加显示和时钟模块电路,
由于ce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…
…
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。)
…
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,从升级到+,并在芯片的datasheet做好工程记录说明,以便区别,
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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80486、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(variatioors)。
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,
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ce,那么,正式的开始在fm芯片,添加显示和时钟模块电路,
由于ce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,从升级到+,并在芯片的datasheet做好工程记录说明,以便区别,
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