會議推薦
RISC-V是一個典型三操作數、加載-存儲形式的RISC架構，包括三個基本指令集和6個擴展指令集，如表1所示，其中RV32E是RV32I的子集，不單獨計算。
其中RV32I指令集僅有47條指令，卻能夠滿足現代操作系統運行的基本要求，47條指令按照功能可以分為如下幾類。
（1）整數運算指令：實現算術、邏輯、比較等運算。
（2）分支轉移指令：實現條件轉移、無條件轉移等運算，並且沒有延遲槽。
（3）加載存儲指令：實現字節、半字、字的加載、存儲操作，採用的都是寄存器相對尋址方式。
（4）控制與狀態寄存器訪問指令：實現對系統控制與狀態寄存器的原子讀-寫、原子讀-修改、原子讀-清零等操作。
（5）系統調用指令：實現系統調用、調試等功能。
指令格式
先來看看指令格式，這格式規律地一塌糊塗啊，看著這張圖，我的強迫症瞬間消失了。有規律的指令編碼不僅是讓強迫症患者舒服，也讓處理器很舒服，指令越有規律，解碼器所要的gate越少，芯片面積越小，運行速度越快。
沒有立即數減法？
只有addi沒有subi，減法怎麼辦？無論是數學上還是程序上，x - y都等價於x + (-y)，也就是說可以把減法變成加法的，把被減數轉成負數然後再加上減數就實現了和減法一樣的功能了。正是基於這個原理，RISC-V只提供立即數加法，沒有提供立即數減法，如果需要立即數減法，那麼就要麻煩編譯器把這個立即數轉化成負數，然後繼續使用加法。這也是RISC-V將立即數作為有符號數處理的原因吧。
x0簡化指令集
通過引入x0寄存器，很多特殊指令用普通的指令加上x0做操作數就給解決了。指令的數量大大降低，指令數降低了，這處理器的解碼電路不就簡化了嘛。
32位常量
之前用ARM的處理器，ARM都是將立即數表示不下的常量存到常量池，然後用PC相關的LDR指令加載到寄存器的。RISC-V的常量完全是用指令拼接的，不需要Load指令，要知道使用Load指令是需要額外的訪問週期的。RISC-V單條指令可以表示12位的有符號常量，超過12位需要兩條指令來合成。其中一條指令是lui，lui指令加載常量的高20位，低12位可以用addi指令加上去，當然了這個過程又要麻煩編譯器仔細算一算立即數到底是什麼了，因為addi指令執行的是有符號加法，其中的12位立即數是會先被符號擴展成32位的有符號數再參與計算的。ARM的常量加載需要8個字節，一條指令+一個常量；RISC-V的常量加載也是需要8個字節，兩條指令。佔用的程序空間是一樣的。
只有小於和大於等於
RISC-V的比較跳轉指令只有blt和bge，即只有小於和大於等於。那大於和小於等於就不需要了嗎？也是需要的，不過RISC-V用了個很巧妙的辦法，將blt的兩個參與比較的操作數位置換一下，就有了bgt，將bge的兩個參與比較的操作數位置換一下，就有了ble。真是個好辦法。用兩條指令實現了四條指令的工作，其中兩條是偽指令，實際的指令只有兩條。
讓編譯器做更多
我對RISC的理解就是：處理器儘量少做，讓編譯器儘量多做。這是非常有道理的，畢竟編譯的次數遠少於執行的次數啊。上面幾個段落就提到不少要讓編譯器多做的工作，再例舉個為了簡化處理器的設計而讓編譯器多做的工作。
B-type是比較跳轉指令的格式，J-type是長跳轉或函數調用指令格式，注意它們的立即數排列次序，我都有點同情編譯器設計師了，這怎麼搞啊？具體一點講，填充這裡的立即數的應該是鏈接器的工作。這麼排放偏移地址立即數的目的還是為了簡化處理器的設計，但明顯給編譯器增加了工作了。
其它省掉的指令
還有很多常用的指令也被省掉了，比如nop、move、not、neg，當然不是說這些功能沒有，所有這些功能都是有的，不過都是用其它的指令來等價實現的，比如not指令是用xori rd, rs, -1實現的。每看到這樣的指令，我對Berkeley的大神都是佩服地五體投地。
總結
能省的指令都省了。能讓編譯器做的都讓編譯器做了。絕對精簡。
會議推薦
附：為什麼說RISC-V將是我國物聯網芯片的逆襲機會？
雖然x86架構襲捲桌面和服務器市場，而Arm則主導移動領域，但RISC-V非常適合嵌入式應用以及需要定製化之處。「你可以用它來最佳化性能，或者為物聯網(IoT)實現最佳化。開源的力量十分驚人——事實就在於指令集架構是開放且可加以凍結的，能夠為設計人員帶來最佳的靈活度和功耗。」
每一次應用場景的變遷，都會孕育新的技術平臺的變革，也是孕育新的企業巨頭的機會。現在又到了貝爾節點將發生作用的時候了，物聯網時代的到來，將需要新的系統架構。這次運算平臺的技術變局，我們能夠抓住機會嗎?
在物聯網前期的嵌入式系統的產業裡，目前採用比較多的是ARM的處理器架構，數據顯示在嵌入式領域有75%的系統設計是採用了ARM公司的微處理器架構。ARM是由ARM公司擁有的精簡指令集(RISC)處理器架構，由於具有節能的特點，非常適用於移動通信、嵌入式系統設計，所以在移動互聯網和嵌入式系統領域成為主流。ARM所採取的商業模式是IP授權，它的架構授權有三種模式：架構層級授權、內核層級授權、使用層級授權，架構層級授權在獲得ARM公司授權後可以對ARM架構進行大幅度改造，使用層級授權是隻可以用但不可以修改。
在物聯網領域另一個後起之秀是RISC-V，它是2010年加州大學伯克利分校的David Peterson(2017年兩位圖靈獎得主之一)和Krste Asanovic領導開發的開源指令集系統架構，通過將核心指令集以及其CPU設計的IP開源，很大程度上改變運算平臺芯片的設計生態。RISC-V由RISC-V基金會管理，包括西部數據、英偉達、谷歌等硅谷巨頭都加入RISC-V基金會。因為它是免費開源的，而且可以靈活地進行修改並加入新的功能，所以RISC-V正在吸引越來越多的科技公司採用。根據IPnest的調研，ARM公司在2017年的IP授權收入下滑了6.8%，原因之一是因為RISC-V加入了競爭。
RISC-V是中國發展運算平臺芯片產業的新機會，中國如果能夠抓住RISC-V，就有機會實現物聯網芯片產業的逆襲。目前在硅谷，越來越多的初創企業採用RISC-V，而且RISC-V非常適合小公司，除了免費，而且修改外圍也可以不上傳。但這樣既有好處也存在問題，因為大家都可以修改而不上傳，就容易面臨碎片化的問題，就很難形成廣泛接受的通用運算平臺。如果有一個大公司來接手，它的發展命運就有點像當年的安卓，由於有谷歌的接手和控制，安卓就能維持持續化發展和規範化標準。RISC-V的勢頭正冉冉升起，如果中國通過大力支持RISC-V，併成為其中開源的最大貢獻者，共同搭建一個基於“開源架構”RISC-V的芯片公共服務平臺，面向國內外用戶提供各種軟硬件設計的公共服務。通過免費而高效的服務來控制這個架構，從而使中國從技術的追隨者、採用者，演變為主動推動者、建設者，形成以我國主導的“物聯網芯片生態系統”，換道超車，在物聯網時代獲得逆襲。況且根據以往的貝爾定律的經驗，一旦新的運算平臺生態系統確立後，將會“反噬”上一代運算平臺的市場份額。我國如能執此龍頭，就能領導物聯網運算平臺潮流，擁有完全自主的知識產權(包括信息安全機制)，並可推廣到其它領域的芯片上去。如此一來，可望形成與X86、ARM三足鼎立的局面，不再受制於人。
目前RISC-V僅能憑藉開源和精簡優勢在技術上制衡ARM，物聯網的快速發展給了RISC-V一個難得的機會。相信憑藉著技術優勢，RISC-V在產業和生態上會有和ARM叫板的一天。
我國於2017年進口以ARM為系統架構的物聯網芯片約300億元。據預測，再過幾年，物聯網芯片全球需求為2000-3000億人民幣，如我們有自主的系統架構及其上的生態系統，我國的芯片產業不光能滿足中國智能製造的需要，還能出口芯片，佔有這3000億元中相當大的份額。
點擊閱讀原報名參會
