玄鐵與香山─RISC-V開源的啟示

計算所包雲崗研究員團隊發佈「香山」開源RISC-V處理器核心。包雲崗是中國科學院大學崗位教授，博士生導師，也是中國開放指令生態（RISC-V）聯盟秘書長。（圖片來源：中國科學院）

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最近幾個月，中國有關RISC-V系列處理器的新聞不絕如縷。上月雲棲大會，阿里巴巴亦宣佈開源平頭哥玄鐵RISC-V系列處理器。

玄鐵系列是阿里巴巴基於RISC-V指令集架構開發的處理器。玄鐵開源後可在Github和芯片開放社區（Open Chip Community），下載玄鐵RISC-V處理器IP核源代碼，以自行研發原型芯片。

不少人對RISC-V有所誤解，以為RISC-V是枚處理器，其實美國RISC-V基金會只開源了指令集（ISA），市場上約有65種RISC-V的內核，部分是開源，一部分則收費，RISC-V已經有全球最多的商業核心支援。中國則提供愈來愈多免費開源內核，而且性能強大。

阿里巴巴開源的玄鐵RISC-V系列，可支援Linux、Android、FreeRTOS，RT-Thread以及阿里巴巴操作系統AliOS，至今出貨25億個核心。玄鐵商用環境包括從MCU至影像處理，非常廣泛，尤其是可支援Android，甚至可跑Chrome瀏覽器，迄今玄鐵910仍是性能最強大RISC-V內核，主頻高達2.5GHz，整個玄鐵系列的授權量去年再升了五成，玄鐵工具及系統軟件也開源，可應用開源EDA協作。

RISC-V更大應用的場景，還是人工智能和物聯網，RISC-V架構因其開放、靈活的特性，有望成為下一代廣泛應用的CPU架構。阿里巴巴開源玄鐵，更已成為RISC-V內最具影響力的推動者，不少RISC-V應用在MCU，推動下一波的人工智能AIoT，即物聯網IoT使用AI。

較早前，中科院也在RISC-V中國峰會，由計算所包雲崗研究員團隊發佈「香山」開源RISC-V處理器核心。包雲崗團隊相當年輕，大部分90年代出生的博士後，香山已成功運行Linux，採用加大柏克萊推出的Chisel語言開發，中科院大學甚至有「一人一芯」計畫，每名學生都設計自己的處理器。

包雲崗在2015年在RISC-V基金會成立已開始研究，今年才推出香山RISC-V。香山也屬是開源內核，會採用28nm台積電工藝，主頻1.3Ghz；功耗和性能當然不如ARM或英特爾，甚至比玄鐵不如，而Chisel語言成熟程度，亦不如玄鐵所使用的Verilog。但香山在研究處理器敏捷開發和EDA工具，卻有積極的意義，據報Chisel代碼只是Verilog五份之一，學生一星期就上手。

隨著中國RISC-V開源人才增加，免費開源的內核，隨時陸續有來，可望有如Linux一樣，成為未來創新的平台。中科院以Chisel語言和敏捷的開發方式，也更有望降低門檻和流片成本。加大柏克萊也是利用Chisel開發出RISC-V指令集，以很少時間就做完設計並性能評估。包雲崗說，未來學生「一人一芯」，也不是信口雌黃。