▼點擊下方名片，關注公眾號▼

我們在開始分享今天的內(nèi)容之前，先思考一下，為什么 Intel 會做行業(yè)第一？因為它有掌握成本結(jié)構(gòu)的 IDM 模式，有符合摩爾定律的 Tick-Tock 策略，這些都對。

但除此之外，還有一個非常重要的因素。

那就是Intel掌握了x86指令集。

想想為什么 AMD 能與 Intel 常年競爭？AMD 甚至在瀕臨破產(chǎn)的邊緣，連總部大樓都賣了還能起死回生，重新來個 AMD YES？

就是因為 AMD 和 Intel 分享了 x86 的指令集。

專欄里講硬件的內(nèi)容偏多，今天，我們就聊聊指令集。其實如果要把指令集講清楚，估計能開設一個新的專欄，這里我把它作為拓展閱讀，就簡單聊聊 ARM 和 RISC-V 這兩個在業(yè)內(nèi)比較有話題性的指令集吧。

先來說說定義，什么叫指令集呢？

業(yè)界泰斗、ACM 和 IEEE 兩院院士、2017 年圖靈獎得主、 RISC-V 基金會的董事會副主席 David Patterson 給了非常通俗易懂的定義：軟件通過一個專業(yè)詞匯上稱為指令集的東西和硬件講話。

換句話說，指令集是軟硬件之間溝通的橋梁。如果在晶體管、集成電路和摩爾定律之外，再給一個重點概念，那就是指令集了。

可能你平時看新聞，看 ISA、架構(gòu)、指令集這些詞都混在一起用，覺得有些疑惑，其實ISA=指令集=架構(gòu)，都是一個意思。而實現(xiàn)了一個指令集的CPU叫微架構(gòu)。

我給你舉個例子，ARMv，這是一個指令集，也是一個架構(gòu)版本。
ARM 的 Cortex-A72 處理器，就是一個實現(xiàn)了ARMv8 指令集的具體 CPU，是一個微架構(gòu)。
ARM 的 Cortex-A72 是一個支持 ARMv8 指令集的 CPU IP，就是一堆 RTL 代碼。

瑞芯微的 RK3399 芯片就是一個集成了2個 Cortex- A72 之后的芯片，是一個物理體，這個芯片支持 ARMv8 指令集。凡是支持 ARMv8 的軟件，都可以在 RK3399 上運行。

當我們說ARM的時候，我們不太關注這個擁有 6000 員工，總部在英國但被軟銀收購后已經(jīng)成為一家日本公司的企業(yè)故事，或者是在網(wǎng)上可以公開看到的那本 5000 多頁的 [ARMv8指令集手冊]。

我們更多提到的是硬件側(cè)高通的驍龍、聯(lián)發(fā)科的天璣、華為的麒麟、三星的 Galaxy、AWS 的 Graviton、蘋果的全家桶，和軟件側(cè)的 Android、iOS、Red Hat、Ubuntu、SUSE、麒麟 OS，等等，它們都在 ARM 的生態(tài)系統(tǒng)里。

我們關注的是整個 ARM 生態(tài)系統(tǒng)。

類似的，我們在說 x86 的時候，也不僅僅指的是 Intel 和 AMD ，還有在 x86 生態(tài)系統(tǒng)里的微軟、Linux、Oracle、SAP 等等。

但是 x86，并不是一個公開授權(quán)的指令集，雖然并不僅僅有 Intel 和 AMD 兩家，但是對于新入局者來說，做 x86 指令集的機會幾乎微乎其微。

相對來說，ARM 和 RISC-V 都是開放授權(quán)的指令集。

• ARM 是商業(yè)授權(quán)指令集;
• RISC-V 是開源的指令集。

至于 CPU 核，也就是微架構(gòu)，兩家都是商業(yè)授權(quán)模式，就是要付費的。

2017年，以微處理器分析聞名的行業(yè)分析公司 Linley Group 在一次 RISC-V 會議上做開場主題演講時展示過一頁最受歡迎的指令集，如果按照支持不同指令集的 CPU 個數(shù)來看，ARM 是最多的，從餅圖上看，這是壓倒性的優(yōu)勢。

但是如果按照營收來算，x86 因為高單價（ASP，平均銷售價格）是最賺錢的指令集。也就是說目前這兩個最流行的指令集，一個賺了錢場，一個賺了人場。

當年 Intel 推出 x86 指令集的時候，已是萬人大廠，還拿下了 PC 這個關鍵市場，而彼時微軟才剛剛創(chuàng)立，不足 10 人，因此這是一個先建硬件再建軟件的歷程。

而 ARM 是靠著自己的靈活授權(quán)模式，搭著當年德州儀器的大船殺入到手機市場，并在功能機年代拿下手機這個關鍵市場的。

然后先有諾基亞的手機操作系統(tǒng)塞班，然后再有的 Android。

在移動互聯(lián)網(wǎng)時代，ARM 也是運氣好，Intel 沒有答應蘋果的定制要求，因此蘋果就選了 ARM這個現(xiàn)成的 CPU IP，也采用了既有的指令集，再搭建 iOS 系統(tǒng)。

因此 ARM 趕上的是硬件統(tǒng)一，軟件分裂，然后對齊到硬件上的過程。

那么開始于 2010 年的 RISC-V 呢？

我推薦你讀一下中國科學院計算技術研究所包云崗老師的解讀和介紹。包老師團隊翻譯了 RISC-V 手冊，副標題是《一本開源指令集的指南》。

在這里我就簡單從我的角度聊聊 RISC-V。

RISC-V 誕生于美國 UC Berkeley 大學，最初是個開放為教學服務的指令集。但 RISC-V 因為有著精簡、高效、低能耗、模塊化、可拓展、免費開放、無歷史負累低效指令等優(yōu)勢，很快就出圈了，因此 RISC-V 團隊在認識到它的價值之后，就決定將之推出市場進行商業(yè)化探索。

RISC-V 架構(gòu)秉承簡單的設計哲學，完全拋棄歷史包袱，從輕上路，借助計算機體系結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)成為比較成熟的技術。

RISC-V 基礎指令集則只有 40 多條，加上其他的模塊化擴展指令總共幾十條指令。RISC-V 的規(guī)范文檔僅有 145 頁，而“特權(quán)架構(gòu)文檔”這樣重要的內(nèi)容，篇幅也僅為91頁。

如果說 ARM 借助IP授權(quán)的商業(yè)模式，降低了 CPU 設計難度，讓信息技術世界進入泛處理器時代，那么 RISC-V 就是以免費開放的開源指令集模式，降低了 CPU IP的設計門檻，讓芯片行業(yè)進入到一個滿是 CPU IP 的時代。

RISC-V 目前已經(jīng)有 200 多家成員，你可以看這張大廠logo 云集圖片，這張圖來自 RISC-V 基金會。

不過所有的技術或者商業(yè)模式優(yōu)勢，最終還是要轉(zhuǎn)化成商業(yè)成功。目前所有參與 RISC-V 的企業(yè)，其實還是小公司居多，或者是大公司的小項目有涉及，還沒有特別賺錢的。

那什么算是商業(yè)成功呢？

依據(jù)我的經(jīng)驗以及總結(jié) ARM 成功的歷史，我列了三條 RISC-V 作為指令集的成功標志：

1. 最新工藝的 SoC 量產(chǎn)
2. 有軟件支持的里程碑
3. 支持殺手級應用或者說核心市場的 25% 市場份額

我覺得達到任意一個即可，當然最終肯定都會有，但是成功的起點是拿下其中之一。

看到這里，你如果對RISC-V仍然感興趣，我建議你去讀一下 John Hennessy 和 David Patterson 這兩位圖靈獎獲得者，在 2019 年發(fā)表的文章《計算機架構(gòu)的新黃金時代》（中文版(吳進：2018年圖靈講座：計算機體系結(jié)構(gòu)的黃金時代)，你可能會對 RISC-V 有一個全新的認識。

如果把它當通用 CPU，它生得晚了，可是如果把它當作領域?qū)Ｓ眉軜?gòu) DSA（Domain Specific Architecture），這種模塊化的設計，非常有價值，而且它是先立標準、開源開放，這樣碎片化的生態(tài)累積起來更靈活更高效，反而更有機會做大。

但是我想說生態(tài)始終還是要統(tǒng)一的，要有人掌握靈活和標準之間的平衡，否則軟件投資無法得到保障，最終還是一盤散沙。

最后，我用一張 1992 年微處理器論壇的老照片作為結(jié)尾。

指令集并不算一個特別有技術難度的項目，1960 年代，IBM 的每臺計算機都有自己的指令集和工具。

1992 年，那張圖上也是有滿滿的指令集。都說我們芯片這行做公司容易死，但其實圖里的公司，還是剩下了大半，而指令集就剩下兩個了。

計算機指令集的發(fā)展，是“長坡滾雪球”，要有核心，不能碎，或者說生態(tài)不能分裂，還要持續(xù)穩(wěn)定地不停地滾動，即保持演進，與時俱進。

當然還要這個“坡”夠長夠大，才有后期的如雪山壓頂之勢，拿到容量夠大的核心市場。

最后，我還想聊聊一些題外話，我不知道你在看網(wǎng)上一些信息的時候會不會完全相信別人說的，我是不會。

我們現(xiàn)在看到的一些文章，有相當一部分是某些公司宣傳部門寫的通稿，并不能直接代表真實情況。因此，一般我在閱讀的時候，是會先看一下文章來源和作者背景的。

我也是普通人，在一些理解上也會加我自己的想法，因此你可以再從開篇詞里了解一下我，再確定給我加什么樣的糾偏系數(shù)。

來源：內(nèi)容來自「知乎」，作者：邵巍，謝謝。

—— The End?——
推薦好文??點擊藍色字體即可跳轉(zhuǎn)??優(yōu)雅地用宏實現(xiàn)環(huán)形緩沖區(qū)
??函數(shù)指針，這6點你學會了嗎？??如何通俗易懂地學習網(wǎng)絡協(xié)議？??你真的知道C語言里extern "C" 的作用嗎？
歡迎轉(zhuǎn)發(fā)、留言、點贊、分享給你的朋友，感謝您的支持！

長按識別二維碼關注我

你點的每個好看，我都認真當成了喜歡