挑戰樹莓派:RISC-V 微型計算機 PicoRio 發布

深圳商報報導，今年 7 月，RISC-V 國際開源實驗室（RIOS）發布了首個可運行 Linux 系統的 RISC-V 架構微型計算機 PicoRio，成為繼樹莓派之後又一款開源的微型計算機系統。

據悉，PicoRio 基於最新的 RISC-V 指令集構建，從 CPU 設計到 PCB 電路板設計，再到作業系統核心軟體全部開源。RIOS 方面表示，PicoRio 對標的正是基於 ARM 架構的開源微型計算機系統 Raspberry Pi （樹莓派）。

挑戰樹莓派

作為最成功的微型計算機，開源的樹莓派在技術圈和學術界一直廣受編程愛好者的好評，各路大神基於樹莓派製作的新奇玩意兒層出不窮，圍繞這款微型計算機已經形成了一種獨特的 DIY 文化，相關的開源軟體生態建設也十分豐富。據統計，截至 2019 年 12 月，樹莓派的全球銷量已經突破 3000 萬套 。

業界認為，樹莓派的成功對 ARM 架構的推廣起到了積極的作用。自面世以來，樹莓派就憑藉其輕便小巧、低能耗、低成本的特點受到年輕一代技術愛好者的追捧，一款樹莓派4 2G 版本僅售 35 美元。很多年輕的 ARM 開發者正是通過樹莓派入門，成為 ARM 軟硬體生態開發潛在的技術人才。

而與樹莓派相比，PicoRio 最大的特點無疑是其開源得更加徹底：基於開源的 64 位RISC-V多核處理器晶片。而在其他方面，據官方介紹，PicoRio 1.0 版本支持 Linux 和 Google V8 JavaScript 引擎。其預期功耗（待機 0.05 瓦，工作 0.5 瓦）比樹莓派 4（待機 3.4，工作 7.6）更低，更適合一些對續航與低能耗要求高的場景，比如邊緣計算和物聯網終端。

RIOS 聯合主任譚章熹表示，構建 PicoRio 這樣一個開源的硬體平臺，將對 RISC-V 的推廣帶來非常積極的作用。

「CPU 領域的 Linux」

眾所周知，目前全球的 CPU 市場幾乎被 X86 和 ARM 兩大架構壟斷。X86 在英特爾和 AMD 的掌握下，統治了伺服器、PC 端市場；而 ARM 則壟斷了移動端和嵌入式設備市場。

而正是在這樣的環境下，一套名為 RISC-V 的全新指令集在 2010 年誕生，讓開源的理念得以進一步延伸至硬體領域，甚至開始撬動全球晶片市場的格局。

2010 年，美國伯克利的 Krste Asanovic 教授需要為科研項目選擇一個指令集。但由於英特爾對X86 的授權十分嚴格，ARM 的授權費用又十分昂貴，於是 Krste 教授決定帶領團隊開發一個全新的指令集。Krste 的團隊得到了 RISC 發明者之一，David Patterson 教授的支持。三個月後，在四名成員的協力研發下，RISC-V 指令集的雛形誕生了。

雖然 Krste 的團隊僅花費 3 個月時間就完成了 RISC-V 基礎指令集的開發，但為了完善一系列的擴展指令以及進行流片測試，直到 2014 年，第一版 RISC-V 用戶手冊才正式發布。

Krste Asanovic

RISC-V 指令集是基於精簡指令集計算（RISC）原理建立的開放指令集架構（ISA），RISC-V 是在指令集不斷發展和成熟的基礎上建立的全新指令。RISC-V 指令集完全開源，設計簡單，易於移植 Unix 系統，採用模塊化設計，擁有完整的工具鏈，同時有大量的開源實現和流片案例，已在社區得到大力支持。

很快，功能完善且完全開源的 RISC-V 受到了全球晶片開發者的關注。2016 年初，非盈利組織 RISC-V 基金會正式成立，RISC-V 創始人 Krste Asanovic 教授擔任基金會主席。

該基金會成立短短兩年間，就已經有來自全球的 150 多個組織加入，其中包括谷歌、華為、英偉達、高通、麻省理工學院、普林頓大學、印度理工學院、中科院計算所等知名企業和高校機構。乘著開源的東風，RISC-V 進入了高速發展階段。這個時候，甚至已經開始有人把 RISC-V 稱作 「CPU 領域的 Linux」。

RISC-V 在國內的發展

近年來，隨著國內「晶片獨立」的呼聲越來越高，RISC-V 開源的特性自然也受到了國內開發者的關注。

2018 年，中國開放指令生態（RISC-V）聯盟成立，聯盟發起單位包括中科院計算所、北京大學、清華大學、阿里—中天微、百度、中芯國際等近 20 家國內研究機構和企業，由中國工程院院士倪光南擔任理事長。聯盟秘書長包雲崗曾公開表示：「RISC-V 指令集有望像開源軟體生態中的 Linux 那樣，成為計算機晶片與系統創新的基石。」

而在 2019 年 11 月，清華-伯克利深圳研究院建立 RISC-V 國際開源實驗室 RIOS ，由圖靈獎獲得者 David Patterson 擔任實驗室主任，進一步推動 RISC-V 在全球範圍內的普及與發展。

David Patterson

自國內大力推動 RISC-V 以來，阿里平頭哥等國內科技公司都基於 RISC-V 架構推出了自研的晶片產品，打破了國外長久以來在晶片領域的技術壟斷。

堅持開放治理

RISC-V 在中國的活躍也讓美國方面有所反應。

2019 年，美國一些共和黨議員曾表示，他們擔心美國將失去對 RISC-V 晶片架構的影響力。美方認為，RISC-V 架構可用於為幾乎每種類型的電子設備製造微處理器，從而使其成為現代經濟的重要組成部分。

美國商務部在給路透社的一份聲明中表示，其控制措施旨在維護美國的國家安全，並「確保不良行為者不能獲取損害美國公民或利益的技術，同時促進創新以促進美國繼續保持技術領先地位」。

考慮到中美貿易衝突引發的一系列問題，為保持項目的中立性，RISC-V 基金會於 2020 年 3 月將位於美國的總部遷往中立國瑞士。RISC-V 執行長 Calista Redmond 在接受路透社採訪時表示，「希望確保美國以外的大學、政府和公司可以幫助開發 RISC-V 這一開源技術。自創建以來，中國公司就可以使用 RISC-V 架構，該架構是公開可用的。」

Calista 表示該基金會的全球合作迄今尚未遇到任何限制，但成員「對可能的地緣政治破壞感到擔憂」。她解釋：「在世界各地，我們都聽說『如果公司不在美國，我們會更自在』。」

未來

在開源軟體席捲全球的同時，開原始碼硬體基礎也在穩步發展，而被譽為「晶片界 Linux」的RISC-V 就是其中最為火熱的項目。作為新興的開源晶片架構，RISC-V 目前的生態還處在一個初級的階段，但得益於其始終堅持開放治理的開源準則，吸引了大量科技巨頭的進駐，生態建設發展很快。

以目前 RISC-V 在業界掀起的巨大波瀾來看，不少業內人士都十分看好 RISC-V 能在未來打破 ARM 和 X86 的壟斷。PicoRio 的出現，正是 RISC-V 向年輕開發者普及過程中邁出的重要一步。

「RISC-V 是非常好的，除了它本身的技術價值以外，它的開放特性決定了可以很容易的進行產業化。」中國開放指令生態聯盟理事長倪光南表示，「中國的新一代信息技術，比如大數據、5G、物聯網、VR、邊緣計算都可以嘗試採用 RISC-V，全世界都知道中國的產品很便宜，性價比很好，大家都用，那麼基於 RISC-V 的 CPU 將會在世界範圍內成為主流。」