【李家同】為台灣加油打氣專欄(204)我國工程師在RISC-V的高級地位

張貼者:2020年3月4日 上午12:40台灣精密工程學會

中央處理器(Central Processing UnitCPU)是一個很重要的裝置,任何一架電腦或手機內部,都至少有一個CPU。為什麼電腦能夠依照人類的需要,實現很多的功能,就是因為有CPU的緣故。

 

CPU是一個硬體,是由很多電子線路實現的,裡面有很多不同的區塊,負責不同的工作,有些線路負責做加減法,有些負責做乘法或除法,有的負責比較數字的大小,還有的負責做流程控制。

 

CPU是電子線路,我們稱之為硬體。要使CPU工作,還要有軟體的。軟體中,最重要的其實是編譯器。編譯器的功能是將容易懂的程式語言轉換成CPU的指令,因此我們可以知道軟體會與CPU有關。一個CPU產生以後,會有很多人在上面發展軟體,如果有另外一個不同的CPU,這些軟體就不能在這個CPU上執行。

 

要設計一個速度快、耗電很低、可靠而不會有錯誤的CPU,是非常困難的事,在過去,幾乎全世界所有電腦都使用了美國的Intel公司和AMD公司所設計的CPU,而全世界所有的手機,幾乎都使用了英國的ARM公司所設計的CPU,但是台灣也早已經有公司能夠設計自己的CPU了。

 

因為IntelAMDARM等公司的CPU都有各自的指令集,我們買了他們的CPU以後,只能用他們提供的指令,而不能依照自己的需求來修改,這使得我們的工程師沒有辦法設計出客製化的產品。但是最近新興的RISC-V指令集架構改變這個現象,並引領一個新趨勢, 領域特定架構 (Domain-Specific Architecture)

 

為了讓CPU的設計更符合不同的需求,又能有更好的效率,台灣的CPU公司採用了最早由美國加州大學柏克萊分校所提出的RISC-V架構來設計其新一代的CPU

 

RISC-V架構的優點是,它最基本的指令集非常精簡,加上一些常用的擴充指令集以後,只有不到140個指令,指令數量少,可以讓硬體的設計更簡單、速度更快、耗電也很低,工程師可以根據不同的需求去選擇要有哪些擴充指令集,假如有特殊的需求,RISC-V架構也允許工程師加入客製化的指令。相較之下,IntelARMCPU基本指令集就有好幾百個指令,而且是沒有辦法客製化的。

 

此外,如果AB兩家公司都根據RISC的概念各自設計了兩個CPU,也設計了他們自己的軟體。假如我用了A公司的CPU,就不能用B公司的軟體,反過來也有同樣問題,這是很麻煩的事。但RISC-V是一個完全開放的RISC標準,有實力的CPU公司可以根據這個RISC-V標準,自己設計CPU。未來任何的軟體只要是根據RISC-V標準所設計的,就一定可以在任何基於RISC-V架構的CPU上使用,這使得RISC-VCPU可以在全世界通用。RISC-V架構的優勢 精簡、客製化及開放性 已引領其生態系統快速形成。

 

RISC-V2010年由加州大學柏克萊分校提出的CPU架構,全世界有很多大公司都寄予厚望,因而在2015年成立一個專業的RISC-V基金會負責推動RISC-V架構CPU的發展。而台灣的CPU公司也是這個基金會的創始成員,並且一路走來在架構及軟體標準方面做了相當多的貢獻。這不是一件容易的事,因為RISC-V基金會的各方專家們已經承認了我們國家CPU公司的技術能力,了解我們可以訂定CPU的標準,這必須歸功於我們的工程師堅持不懈多年來持續開發自己的CPU技術。

 

RISC-V架構是由一批包括我們國家工程師的專家來決定,希望大家知道,我們國家的工程師在這批專家中及整個RISC-V社群裡有相當高的地位。我們應該鼓勵他們,也應該對國家的精密工業有更好的信心。

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