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第四百七十二章 指令集(3/3)

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一个重要的原因,就是ARM作为一种精简指令集,在设计芯片时可以大幅度降低芯片功耗,而功耗指标,又恰恰是移动端芯片最敏感的指标之一。

但实际上,精简指令集远远不止ARM一种。

在现实世界,精简指令集除了ARM一家外,还有MIPS、Alpha、Power、SPARC、RISC-V等等。

MIPS是一种十分简洁的精简指令集架构,其出身可谓是名门之家,由斯坦福大学的Hennessy教授领导的研究小组研制开发。由于MIPS是经典的RISC架构,且广泛用于体系结构领域的教学上,如Patterson和Hennessy的系列着作《计算机体系结构·量化研究方法》就主要以MIPS为例。

胡伟武他们搞出的龙芯也是基于MIPS指令集,购买MIPS的永久授权后,胡伟武他们团队在MIPS基础上,拓展了MIPS指令集后形成了属于龙芯的LoongISA。

Power是IBM开发的RISC指令集。IBM于1980年推出了全球第一台基于RISC的原型机,而1980年也是IBM在PC市场上称霸的起步时期,但IBM却选择了RISC用于高性能领域,其成功也证明了RISC比CISC在高性能上更具优势。Power架构在超算、金融等高端服务器领域表现十分成功,至今IBM仍在迭代发展Power架构。

Alpha是一种64位的RISC指令集架构,由DEC公司设计开发,被用于DEC自己的工作站和服务器中。Alpha是一款优秀的处理器,它不仅是最早跨过GHz的企业级处理器,而且还是最早计划采用双核,甚至是多核架构的处理器。2001年,康柏收购DEC之后,逐步将其全部64位服务器系列产品转移到Intel的安腾处理器架构之上。2004年,惠普收购康柏,从此Alpha架构淡出了人们的视野。

SPARC(Scalable Processor ARChitecture),是由Sun公司在1985年设计的指令集架构,是一种非常有代表性的高性能RISC架构。Oracle收购Sun公司之后,SPARC架构归Oracle所有。2017年9月,Oracle公司宣布正式放弃硬件业务,也包括了收购自Sun的SPARC处理器。

还有最后一种RISC-V指令集,这是一个开源的指令集架构,遵循RISC的设计原则,即力求简洁性,同时保持开放性。这个开源项目于2010年起源于伯克利。

RISC-V最大的意义在于其开源性。

后世ISA基本上都十分昂贵,如ARM的授权。

此外,设计CPU也是一个很复杂、很费钱的工作,不仅需要有经验的架构设计人员,还需要不断的经历仿真、验证、流片测试,而这则是普通公司难以承受的。

RISC-V自诞生之日起就是为了解决这些问题,提供一个开源的、广泛应用的、经过验证的指令集。

经过若干年的开发,RISC-V具备了完整的软件工具链,以及若干开源的处理器架构设计。

2016年,RISC-V基金会成立,作为一个非盈利组织,负责维护RISC-V指令集手册和架构文档,并推动RISC-V持续发展。

许多着名科技公司,如谷歌、惠普、Oracle、西部数据等,都是RISC-V基金会的创始会员,越来越多的芯片公司也开始使用或计划使用RISC-V架构。

此外,许多体系结构领域的教材,如Patterson和Hennessy的系列着作《计算机体系结构·量化研究方法》,其作者本身也大力支持RISC-V架构,因此后续越来越多的教材也将以RISC-V为例。

而随着物联网时代的加速到来,有一个统一的、通用的、开源的指令集架构是很有意义的。

然而RISC-V的野心太大,在后世,无论是PC的王者Intel,还是移动设备的霸主ARM,都对其发起了大范围的打压。

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