挑战树莓派：RISC-V 微型计算机 PicoRio 发布

发表于 4年以前 | 总阅读数：824 次

据悉，PicoRio 基于最新的 RISC-V 指令集构建，从 CPU 设计到 PCB 电路板设计，再到操作系统核心软件全部开源。RIOS 方面表示，PicoRio 对标的正是基于 ARM 架构的开源微型计算机系统 Raspberry Pi （树莓派）。

挑战树莓派

作为最成功的微型计算机，开源的树莓派在技术圈和学术界一直广受编程爱好者的好评，各路大神基于树莓派制作的新奇玩意儿层出不穷，围绕这款微型计算机已经形成了一种独特的 DIY 文化，相关的开源软件生态建设也十分丰富。据统计，截至 2019 年 12 月，树莓派的全球销量已经突破 3000 万套。

业界认为，树莓派的成功对 ARM 架构的推广起到了积极的作用。自面世以来，树莓派就凭借其轻便小巧、低能耗、低成本的特点受到年轻一代技术爱好者的追捧，一款树莓派4 2G 版本仅售 35 美元。很多年轻的 ARM 开发者正是通过树莓派入门，成为 ARM 软硬件生态开发潜在的技术人才。

而与树莓派相比，PicoRio 最大的特点无疑是其开源得更加彻底：基于**开源的 64 位RISC-V 多核处理器芯片**。而在其他方面，据官方介绍，PicoRio 1.0 版本支持 Linux 和 Google V8 JavaScript 引擎。其预期功耗（待机 0.05 瓦，工作 0.5 瓦）比树莓派 4（待机 3.4，工作 7.6）更低，更适合一些对续航与低能耗要求高的场景，比如边缘计算和物联网终端。

RIOS 联合主任谭章熹表示，构建 PicoRio 这样一个开源的硬件平台，将对 RISC-V 的推广带来非常积极的作用。

“CPU 领域的 Linux”

众所周知，目前全球的 CPU 市场几乎被 X86 和 ARM 两大架构垄断。X86 在英特尔和 AMD 的掌握下，统治了服务器、PC 端市场；而 ARM 则垄断了移动端和嵌入式设备市场。

而正是在这样的环境下，一套名为 RISC-V 的全新指令集在 2010 年诞生，让开源的理念得以进一步延伸至硬件领域，甚至开始撬动全球芯片市场的格局。

2010 年，美国伯克利的 Krste Asanovic 教授需要为科研项目选择一个指令集。但由于英特尔对X86 的授权十分严格，ARM 的授权费用又十分昂贵，于是 Krste 教授决定带领团队开发一个全新的指令集。Krste 的团队得到了 RISC 发明者之一，David Patterson 教授的支持。三个月后，在四名成员的协力研发下，RISC-V 指令集的雏形诞生了。

虽然 Krste 的团队仅花费 3 个月时间就完成了 RISC-V 基础指令集的开发，但为了完善一系列的扩展指令以及进行流片测试，直到 2014 年，第一版 RISC-V 用户手册才正式发布。

Krste Asanovic

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），RISC-V 是在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。RISC-V 指令集完全开源，设计简单，易于移植 Unix 系统，采用模块化设计，拥有完整的工具链，同时有大量的开源实现和流片案例，已在社区得到大力支持。

很快，功能完善且完全开源的 RISC-V 受到了全球芯片开发者的关注。2016 年初，非盈利组织 RISC-V 基金会正式成立，RISC-V 创始人 Krste Asanovic 教授担任基金会主席。该基金会成立短短两年间，就已经有来自全球的 150 多个组织加入，其中包括谷歌、华为、英伟达、高通、麻省理工学院、普林顿大学、印度理工学院、中科院计算所等知名企业和高校机构。乘着开源的东风，RISC-V 进入了高速发展阶段。这个时候，甚至已经开始有人把 RISC-V 称作 “CPU 领域的 Linux”。

RISC-V 在国内的发展

近年来，随着国内“芯片独立”的呼声越来越高，RISC-V 开源的特性自然也受到了国内开发者的关注。

2018 年，中国开放指令生态（RISC-V）联盟成立，联盟发起单位包括中科院计算所、北京大学、清华大学、阿里—中天微、百度、中芯国际等近 20 家国内研究机构和企业，由中国工程院院士倪光南担任理事长。联盟秘书长包云岗曾公开表示：“RISC-V 指令集有望像开源软件生态中的 Linux 那样，成为计算机芯片与系统创新的基石。”

而在 2019 年 11 月，清华-伯克利深圳研究院建立 RISC-V 国际开源实验室 RIOS ，由图灵奖获得者 David Patterson 担任实验室主任，进一步推动 RISC-V 在全球范围内的普及与发展。

David Patterson

自国内大力推动 RISC-V 以来，阿里平头哥等国内科技公司都基于 RISC-V 架构推出了自研的芯片产品，打破了国外长久以来在芯片领域的技术垄断。

坚持开放治理

RISC-V 在中国的活跃也让美国方面有所反应。

2019 年，美国一些共和党议员曾表示，他们担心美国将失去对 RISC-V 芯片架构的影响力。美方认为，RISC-V 架构可用于为几乎每种类型的电子设备制造微处理器，从而使其成为现代经济的重要组成部分。

美国商务部在给路透社的一份声明中表示，其控制措施旨在维护美国的国家安全，并“确保不良行为者不能获取损害美国公民或利益的技术，同时促进创新以促进美国继续保持技术领先地位”。

考虑到中美贸易冲突引发的一系列问题，为保持项目的中立性，RISC-V 基金会于 2020 年 3 月将位于美国的总部迁往中立国瑞士。RISC-V 首席执行官 Calista Redmond 在接受路透社采访时表示，“希望确保美国以外的大学、政府和公司可以帮助开发 RISC-V 这一开源技术。自创建以来，中国公司就可以使用 RISC-V 架构，该架构是公开可用的。”

Calista 表示该基金会的全球合作迄今尚未遇到任何限制，但成员“对可能的地缘政治破坏感到担忧”。她解释：“在世界各地，我们都听说‘如果公司不在美国，我们会更自在’。”

未来

在开源软件席卷全球的同时，开源代码硬件基础也在稳步发展，而被誉为“芯片界 Linux”的RISC-V 就是其中最为火热的项目。作为新兴的开源芯片架构，RISC-V 目前的生态还处在一个初级的阶段，但得益于其始终坚持开放治理的开源准则，吸引了大量科技巨头的进驻，生态建设发展很快。

以目前 RISC-V 在业界掀起的巨大波澜来看，不少业内人士都十分看好 RISC-V 能在未来打破 ARM 和 X86 的垄断。PicoRio 的出现，正是 RISC-V 向年轻开发者普及过程中迈出的重要一步。

“RISC-V 是非常好的，除了它本身的技术价值以外，它的开放特性决定了可以很容易的进行产业化。”中国开放指令生态联盟理事长倪光南表示，“中国的新一代信息技术，比如大数据、5G、物联网、VR、边缘计算都可以尝试采用 RISC-V，全世界都知道中国的产品很便宜，性价比很好，大家都用，那么基于 RISC-V 的 CPU 将会在世界范围内成为主流。”