Arm在智慧型手機領域的成功無需多言。但許多人可能並不了解2012年面世的基於Arm晶片的微型電腦樹莓派(Raspberry Pi)對Arm生態成功的重要性。樹莓派是為學習計算機編程教育而設計，2019年12月全球銷量超過了3000萬件，對Arm生態的成熟、甚至嵌入式系統的發展都意義重大。
最近，2017年圖靈獎得主大衛·帕特德森教授（David Patterson）領銜的非盈利RISC-V國際開源實驗室（RIOS：RISC-V International Open Source Lab）發布了全球首個可運行Linux的晶片級全開源、低功耗、體積小的RISC-V微型電腦系統PicoRio。
圖片來自RIOS官網
PicoRio對標的正是已經非常成功的樹莓派，RIOS希望借PicoRio帶動RISC-V生態的發展，推動RISC-V的迅速普及。
那麼，PicoRio能否成功？PicoRio對RISC-V生態發展的重要意義是什麼？
RISC-V生態迫切需要一個開源的硬體平臺
晶片的成功離不開強大的硬體，更離不開繁榮的軟體生態，x86和Arm指令集，以及英特爾、英偉達、Arm公司的成功就是最好的例子。作為2010年才推出的新興的開源指令集架構RISC-V，RISC-V MCU在對軟體生態依賴程度不高的應用中已經替換了不少Arm架構MCU。
但對軟體生態依賴程度更高，比如需要運行Linux作業系統，對處理器性能要求更高的應用，RISC-V現在還不具備足夠的競爭力。僅就硬體而言，目前購置一個可運行Linux的多核RISC-V開發板大概需要1000美元以上，而最新一代的樹莓派4B起售價僅為35美元。
顯然，RISC-V生態迫切需要一個開源的硬體平臺。
RIOS Lab聯合主任譚章熹接受雷鋒網採訪時表示：「作為新的智能架構，需要花費太高的硬體成本會阻礙RISC-V的進一步拓展。當然，發展RISC-V生態需要品質足夠高的硬體，兼顧成本，以及易於開發以及有一個繁榮的社區都非常重要。」
「除此之外，對新架構的支持需要非常大的工程量，不是靠幾個團隊或公司就可以。「譚章熹表示，」生態的建設是一個長期的過程，需要大量的開發者，並且是一個系統性的開發，這就需要有第三方的組織，這也是RIOS成立的初衷。」
品質足夠高且成本可接受的硬體是建設生態的基礎。
RISC-V國際開源實驗室揭牌儀式，從左到右分別為：RISC-V國際開源實驗室聯合主任譚章熹、清華大學深圳國際研究生院執行院長高虹、RISC-V國際開源實驗室主任大衛·帕特森、深圳市副市長王立新、人才工作局局長張林、科技創新委副主任鍾海
全開源PicoRio邊緣計算平臺對標樹莓派
樹莓派推出的初衷是用於教育，但其目前已經廣泛應用於各種產品中。比如新冠肺炎疫情期間，就有公司大量採購樹莓派用於生產呼吸機。這體現了基於Arm晶片的樹莓派有一個非常良好的生態，其低成本的硬體、活躍的社區和詳細的文檔讓開發者可以在短時間內開發出想要的產品。
「樹莓派的成功說明這樣的模式對構建社區非常有幫助，值得我們借鑑。」譚章熹指出，除了軟體文檔外，樹莓派系統在硬體晶片層面開放的信息非常少，開發者甚至無法獲得樹莓派的核心美國博通公司CPU晶片的完整數據手冊，這極大地制約了使用樹莓派進行深度的優化和定製，限制了創新。
RIOS此次發布的PicoRio選擇的是全開源模式。這意味著，PicoRio從CPU設計，到PCB電路板設計，再到作業系統核心軟體將全部開源，核心架構使用最新的開源RISC-V指令集技術。
PicoRio的目標是可提供工業級的開源IP和開源軟體，用比肩樹莓派的售價並實現超越樹莓派的三重價值：
更開源：PicoRio將構建於開源的RISC-V之上，從CPU設計，SoC設計，開發版設計，到軟體系統全部開源；更低功耗：樹莓派從最初的RP0時的0.8瓦待機功耗, 發展到RP4的3.4瓦待機功耗，目前活躍態下功耗高達7.6瓦；而PicoRio的目標待機功耗將控制在0.05瓦特以下，工作功耗控制在0.5瓦特以下，功耗優勢明顯，極利於物聯網應用；更安全：樹莓派基於Arm的Trustzone安全機制，PicoRio基於更透明、更開放的RISC-V安全架構。 PicoRio 1.0版本基於本地化開源64位 RISC-V 多核處理器晶片，是首款支持Linux的開源RISC-V單板計算機，支持Google V8 JavaScript引擎。譚章熹指出，「Linux是應用非常廣泛的開源作業系統，而V8引擎是JavaScript引擎的一個運行時刻庫，也是關係到Chrome瀏覽器非常關鍵的一部分，還是node.js的根基。」
PicoRio平臺版本1.0
node.js是能夠在伺服器端運行JavaScript 的開放原始碼、跨平臺 JavaScript 運行環境，很多流行的應用程式都基於node.js。
「非常重要的軟體對x86和Arm處理器支持比較好，其它架構支持相對弱一些。我們能夠邁出這一步對於完善RISC-V的生態非常重要。」譚章熹指出，PicoRio是採用聯合開發的方法，完成從開源應用軟體到開源硬體的全棧設計流程，利於設計者以最快的速度完成端到端軟硬體系統設計和驗證工作。
他特別強調，PicoRio必須要有足夠高的硬體品質，還要有容易接受的成本，所以要提供工業級的開源IP和開源軟體。有了足夠好的品質，保持低功耗以及架構的純潔性也是其中重要的部分。
PicoRio的低功耗得主要益於RISC-V架構的高度模塊化，並且針對PicoRio的邊緣計算平臺定位設計RISC-V晶片，實現遠低於樹莓派的功耗。另外，RIOS也在探索最適合硬體的授權模式，非盈利中立機構能夠在保持技術架構純潔性的同時更好地促進生態發展。
RISC-V生態何時成熟？
譚章熹透露，PicoRio項目的第一階段就是提供可以運行Linux作業系統的開發平臺，接下來會持續提昇平臺的性能，比如會可以支撐筆記本電腦運行。
「PicoRio全開源的目標就是希望無論是商業公司，開發者還是學術機構都可以很方便的根據自己的能力和應用需求做定製化，便於在需求多樣的物聯網時代發揮各自的優勢更好地創新和滿足市場需求。」譚章熹表示，全開源能夠方便和促使更多人從事底層的開發，這對於培養從硬體到軟體的全棧人才也有積極意義，全棧人才也是目前RISC-V發展的關鍵。
需要指出，雖然PicoRio是全開源，但要將開源的代碼轉變為實際的產品，中間還有很多產業鏈的工作。譚章熹認為，專門基於開源軟體推出產品的商業模式已經被證明可行，開源硬體是否有可行的商業模式仍然值得探討，PicoRio正是這樣的嘗試。
當然，硬體開源模式非常重要。雷鋒網了解到，RIOS現在正在探索最適合硬體的許可方式，原則上是不強迫使用了開源的設計後就要回饋社區。
但無論如何，都需要讓社區裡的開發者邁出第一步，願意貢獻。譚章熹認為，開源和開放是一個不可阻擋的大趨勢。因為，如果基於開源的底層去設計產品，由於開源架構和軟體的版本也在不斷升級，開發者或公司想要完全脫離社區是不可能的，這將會付出巨大的成本。
「開源可以認為是大家共享一些比較共通的技術，要分享多少由你決定。很難所有東西都閉源，這樣成本太高。」譚章熹指出，假設一些技術大家都掌握的差不多了，這時候就有可能開源，進一步降低成本。
支持Google V8 JavaScript引擎的PicoRio只是RIOS實驗室5年規劃中的一個項目，也只是RISC-V生態建設中的冰山一角。PicoRio的成功與否以及RIOS實驗室後續推動RISC-V生態建設的產品都至關重要。
值得一提的是，8月19日宣布Imagination將其用於GPU的IP技術向RIOS實驗室開放，並與實驗室建立合作關係，成為其合作單位會員，這對於RIOS實驗室進一步搭建完整、高效的開發平臺及開源的RISC-V單板機生態有重要意義。
雷鋒網小結
PicoRio是RISC-V生態建設的一個關鍵產品，也只是RIOS實驗室進入實際產出階段的標誌。RISC-V生態的發展，需要有開發者或企業開始邁出第一步回饋社區，推動硬體架構和軟體架構的進步，社區有很好的文檔，開發者圍繞各種應用進行開發，這是一個長期的過程。
RISC-V要成為一個時代重要的架構，還有很長的路要走，也需要抓住時代機遇。