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三易生活 2021-11-30

全球首款 RISC-V 智能手机现身,ARM 不再是唯一

去年秋季,美国半导体巨头 NVIDIA 宣布将以 400 亿美元的价格收购软银旗下芯片设计公司 ARM。而这桩势必重塑全球半导体行业乃至消费电子行业的收购案,至今看来依旧是困难重重,并且 NVIDIA 收购 ARM 这种 " 既当运动员,又当裁判员 " 的行为也引起了众多相关厂商的警惕,例如以苹果为代表的厂商也开始将目光投向了 ARM 生态之外。

就在苹果方面开始招募 RISC-V 高级程序员,开始尝试 RISC-V 指令集架构解决方案后,近日知名 RISC-V 开发板制造商 Sipeed 在社交媒体中分享了一段视频,演示了运行 Android 10 的 RISC-V RV64 原型机,并宣布首款 RISC-V 智能手机或将于 2022 年正式上市。

相比诞生于 1978 年的 x86、1985 年的 ARM,RISC-V 无疑要 " 新 " 得多。在 2010 年,加州大学伯克利分校的研究团队才设计并推出了一套基于 BSD 协议许可的免费开放指令集架构 RISC-V。

据了解,RISC-V 指令集是基于精简指令集计算 ( RISC ) 原理建立的开放指令集架构 ( ISA ) ,其以架构短小精悍、指令数目少而精、采用模块化设计思路、扩展指令集可定制自有灵活架构,并且免费开源著称。在微处理器领域,RISC-V 相较于 x86 和 ARM 等商用架构最大的优势,就在于后两者为了商业化目的需要保持架构的向后兼容性,使其不得不保留许多过时的定义,而 RISC-V 则没有这类的历史积累。

作为最初被设计为面向教育领域的指令集架构,RISC-V 在商业化上所面临的核心问题,是缺乏一个繁荣的生态作为支撑。早在 2018 年 6 月,ARM 曾专门建立了一个名为 RISC-BASICS.COM 的网站,以 " 设计系统级芯片之前需要考虑的五件事 " 为主题,从成本、生态系统、碎片化风险、安全性和设计保证五个方面,来说明 RISC-V 在商业化上所面临的问题。没错,别看作为社区领导者的 RISC-V 基金会中巨头云集,但无论巨头还是初创企业,基本上都是将 RISC-V 应用于以 MCU 和嵌入式系统的 IoT 市场。

为什么会出现这样的情况,其实是因为 IoT 市场目前并不需要软件生态来作为支撑,如今智能家居 / 物联网设备通常都是依靠智能手机来完成交互和控制,本身基本上并没有应用存在。除此之外,让 RISC-V 局限于物联网领域的关键因素,则是标准版 RISC-V 缺乏出色的 SIMD(单指令多数据)指令。而 SIMD 则是用来帮助 CPU 实现数据并行能力以提高运算效率,主要用于加速多媒体数据的指令,而缺乏强大的 SIMD 也让 RISC-V 在高性能领域不堪大用。

尽管 RISC-V 创始团队的核心成员 David Patterson 教授认为 "SIMD 指令被认为有害 ",并且需要不停迭代的 SIMD 会让指令集越来越臃肿,与 RISC-V 的设计初衷相违背。然而 RISC-V 还有一个特点就是开放且模块化,在商业化层面将 RISC-V 搭配 SIMD 是一个可行性极高的思路,同时这也是外界认为苹果或将在 RISC-V 上所可能采用的一种解决方案。

虽然 Sipeed 会采用何种解决方案来设计用于智能手机的 RISC-V 芯片,目前还不得而知。但根据 Sipeed 方面的说法,RISC-V 手机的处理器应该比四核 Cortex-A73 主控更强大,因此可能有着高通骁龙 662 的水准。不过就像上文中曾提及,对于主打低功耗的移动端处理器来说,高性能并非是个必选项,契合软件生态可能才是关键。

事实上,同样基于 RISC 的 MIPS 架构早在 2012 年就推出过 proAptiv 微处理器内核,试图挑战 ARM 的 Cortex-A15,当时 proAptiv 内核只有 Cortex-A15 的一半面积,但却实现了同等的性能。然而 MIPS 在手机 SoC 的尝试却最终宣告失败,因为其缺少 ARM 庞大的客户和合作伙伴生态系统,以及熟悉其架构和工具的软件开发者。

RISC-V 比起 MIPS 的优势,就在于从阿里到华为,有更多的业界巨头愿意支持前者,并投入了相当多的资源。例如在今年 1 月末,阿里平头哥宣布完成了 Android 10 对 RISC-V 芯片的支持,并开源了全部相关代码,当时其就已展示了 Android 10 在玄铁 910 芯片上运行的情况。而 Android 适配 RISC-V 芯片,就意味着实现了 Android Runtime、Clang/LLVM、OpenGL 等软件包,Linux 内核以及 Android Build 系统对于 RISC-V 的支持,也就是整个 Android 软件栈中的系统内核、运行时、框架层。

然而阿里平头哥让 Android 能够运行在 RISC-V 上,以及如今 Sipeed 同样演示了 RISC-V RV64 运行 Android 10,其实都只能说是 RISC-V 进军智能手机领域迈出了万里长征的第一步。就像是苹果 M1 芯片的成功,并不是因为 macOS 可以运行在基于 ARM 架构的芯片上,而是有着 Rosetta2 这一让 M1 Mac 也能无障碍运行 x86 架构应用的 " 翻译器 "。

对于 Android 开发者来说,让自家 APP 来适配 RISC-V 一直是个很难一概而论的事情。而之所以这么说,是因为投资 RISC-V 对于大型软件开发商无非是 " 多个朋友多条路 ",可以被解释为业务多元化的需求。但在移动互联网本身的红利几乎消耗殆尽,以至于互联网行业都要通过炒作 " 元宇宙 " 这样一个暂时没有技术支持的概念的情况下,对于资源有限的中小开发者来说,离开 ARM 这样一个业已成熟的产品及生态,去一个尚在起步阶段、碎片化严重、缺乏强力管理者的 RISC-V 生态,可以说是一场不折不扣的赌博。

此外还有一个并不是很乐观的消息,是 Sipeed 在社交媒体中暗示面向开发者的 RISC-V 手机会在明年上市,但也不排除受全球芯片供应链短缺的影响,正式发布或将被推迟到 2023 年。要知道时间成本也是很重要的,并且已经有种种迹象显示,库克的最后一款作品、甚至被宣传为取代 iPhone 的苹果 AR 眼镜,也可能将会在明年亮相。

如今,智能手机成为通用移动计算设备的历史已有十余年,而正是智能手机的出现导致了移动互联网的诞生。所以按照历史经验,AR 眼镜这样一个具有成为下一代移动终端潜力的设备,是否会复刻曾经智能手机的发展轨迹,会不会吸引开发者更多的关注呢?

所以在许多业内人士看来,RISC-V 走进智能手机行业可能确实会带来一股新风,但是想要改变整个移动设备生态、掀翻 ARM 的商业帝国,目前或许还为时尚早。

【本文图片来自网络】

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