RISC-V架構(gòu)主要由美國加州大學(xué)伯克利分校（簡(jiǎn)稱伯克利）的Krste Asanovic教授、Andrew Waterman和Yunsup Lee等開發(fā)人員于2010年發(fā)明，并且得到了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的泰斗David Patterson的大力支持。伯克利的開發(fā)人員之所以發(fā)明一套新的指令集架構(gòu)，而不是使用成熟的x86或者ARM架構(gòu)，是因?yàn)檫@些架構(gòu)經(jīng)過多年的發(fā)展變得極為復(fù)雜和冗繁，并且存在著高昂的專利和架構(gòu)授權(quán)問題。并且修改ARM處理器的RTL代碼是不被支持的，而x86處理器的源代碼根本不可能獲得到。其他的開源架構(gòu)（譬如SPARC、OpenRISC）均有著或多或少的問題（第2章將詳細(xì)論述）。有感于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令集架構(gòu)已經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展非常成熟，但是像伯克利這樣的研究機(jī)構(gòu)竟然“無米下鍋”（選擇不出合適的指令集架構(gòu)供其使用）。伯克利的教授與研發(fā)人員決定發(fā)明一種全新的、簡(jiǎn)單且開放免費(fèi)的指令集架構(gòu)，于是RISC-V架構(gòu)誕生了。
有關(guān)RISC-V的誕生，有興趣的讀者可以自行到網(wǎng)絡(luò)中查閱文章《伯克利希望將RISC-V開源架構(gòu)推向主流》。
RISC-V（英文讀作“risk-five”），是一種全新的指令集架構(gòu)。“V”包含兩層意思，一是這是Berkeley從RISC I開始設(shè)計(jì)的第五代指令集架構(gòu)；二是它代表了變化（Variation）和向量（Vectors）。
經(jīng)過幾年的開發(fā)，伯克利為RISC-V架構(gòu)開發(fā)除了完整的軟件工具鏈以及若干開源的處理器實(shí)例，得到越來越多的人的關(guān)注。2016年，RISC-V基金會(huì)（Foundation）正式成立開始運(yùn)作。RISC-V基金會(huì)是一個(gè)非營(yíng)利性的組織，負(fù)責(zé)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的RISC-V指令集手冊(cè)與架構(gòu)文檔，并推動(dòng)RISC-V架構(gòu)的發(fā)展。
RISC-V架構(gòu)的目標(biāo)如下。
成為一種完全開放的指令集，可以被任何學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)或商業(yè)組織所自由使用。
成為一種真正適合硬件實(shí)現(xiàn)且穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)指令集。
RISC-V基金會(huì)負(fù)責(zé)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的RISC-V架構(gòu)文檔和編譯器等CPU所需的軟件工具鏈，任何組織和個(gè)人可以隨時(shí)在RISC-V基金會(huì)網(wǎng)站上免費(fèi)下載（無須注冊(cè)）。
RISC-V的推出以及基金會(huì)的成立，受到了學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的巨大歡迎。著名的科技行業(yè)分析公司Linley Group 將RISC-V評(píng)為“2016年最佳技術(shù)”，如圖1-12所示。
開放而免費(fèi)的RISC-V架構(gòu)誕生，不僅對(duì)于高校與研究機(jī)構(gòu)是個(gè)好消息；為前期資金缺乏的創(chuàng)業(yè)公司、成本極其敏感的產(chǎn)品、對(duì)現(xiàn)有軟件生態(tài)依賴不大的領(lǐng)域，都提供了另外一種選擇，而且得到了業(yè)界主要科技公司的擁戴，包括谷歌、惠普、Oracle和西部數(shù)據(jù)等硅谷巨頭都是RISC-V基金會(huì)的創(chuàng)始會(huì)員，如圖1-13所示。眾多的芯片公司已經(jīng)開始使用（譬如，三星、英偉達(dá)等）或者計(jì)劃使用RISC-V開發(fā)其自有的處理器用于其產(chǎn)品。
RISC-V基金會(huì)組織每年舉行兩次公開的專題討論會(huì)（Workshop），以促進(jìn)RISC-V陣營(yíng)的交流與發(fā)展，任何組織和個(gè)人均可以從RISC-V基金會(huì)的網(wǎng)站上下載到每次Workshop上演示的PPT與文檔。RISC-V第六次Workshop于2017年5月在中國的上海交通大學(xué)舉辦，如圖1-14所示，吸引了大批的中國公司和愛好者參與。
由于許多現(xiàn)在主流的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)英文教材（譬如，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)量化研究方法、計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)等）的作者本身也是RISC-V架構(gòu)的發(fā)起者，因此這些英文教材都相繼推出了以RISC-V架構(gòu)為基礎(chǔ)的新版本教材，如圖1-15所示。這意味著美國的大多數(shù)高校都將開始采用RISC-V作為教學(xué)范例，也意味著若干年后的高校畢業(yè)生都將對(duì)RISC-V架構(gòu)非常熟知。
但是，一款指令集架構(gòu)（ISA）最終能否取得成功，很大程度上取決于軟件生態(tài)環(huán)境。羅馬不是一天建成的，x86與ARM架構(gòu)經(jīng)過多年的經(jīng)營(yíng)，構(gòu)建了城寬池闊的軟件生態(tài)環(huán)境，可以說是兵精糧足，非常強(qiáng)大。因此，作者認(rèn)為RISC-V架構(gòu)在短時(shí)間內(nèi)還無法對(duì)x86和ARM架構(gòu)形成撼動(dòng)。但是隨著越來越多的公司和項(xiàng)目開始采用RISC-V架構(gòu)的處理器，相信RISC-V的軟件生態(tài)也會(huì)逐步壯大起來。
本節(jié)雖然陳述了若干RISC-V蓬勃發(fā)展的具體案例，但是由于RISC-V陣營(yíng)正在快速地向前發(fā)展，可能在本書成書之時(shí)，RISC-V陣營(yíng)又誕生了更加令人欣喜的案例，請(qǐng)讀者自行查閱互聯(lián)網(wǎng)更新見聞。
1.6 原來你是這樣的“薯片”——ARM的免費(fèi)計(jì)劃
在第1.5節(jié)中我們提到，RISC-V架構(gòu)的特點(diǎn)是開放而且免費(fèi)，并且成立了專門的基金會(huì)組織推動(dòng)其發(fā)展，這是以前任何一種處理器架構(gòu)都不曾有過的。這種新的模式是否會(huì)對(duì)現(xiàn)有的商業(yè)處理器架構(gòu)形成沖擊呢？ARM與Intel這樣的行業(yè)巨頭商業(yè)公司是否會(huì)感到壓力呢？不得不客觀地說，RISC-V基金會(huì)誕生的時(shí)間還很短暫，RISC-V架構(gòu)的生態(tài)目前還不夠強(qiáng)大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有到達(dá)威脅到ARM與Intel的程度，因此ARM與Intel并未在任何公開的場(chǎng)合對(duì)RISC-V發(fā)表過評(píng)價(jià)。
在第1.4.1節(jié)中我們已經(jīng)提到過ARM的商業(yè)模式，芯片公司每設(shè)計(jì)一款芯片，如果購買了ARM公司提供的“ARM處理器”，芯片公司需要支付一筆前期授權(quán)費(fèi)。之后，如果該芯片被大規(guī)模生產(chǎn)銷售，每賣出一片芯片均需要按其售價(jià)向ARM公司支付一定比例的版稅。但是在2017年6月，ARM宣布了Cortex-M3和Cortex-M0兩款處理器的免前期授權(quán)費(fèi)計(jì)劃。這意味著自此之后ARM Cortex-M系列的兩款處理器M0和M3均被免除了早期授權(quán)費(fèi)，用戶僅需在量產(chǎn)芯片后向ARM逐片支付版稅即可。這對(duì)于廣大使用Cortex-M處理器的芯片公司而言無疑是個(gè)好消息。
有評(píng)論表示，ARM之所以這樣做可能也是對(duì)目前如火如荼的開放RISC-V架構(gòu)的一種阻擊。當(dāng)然，作者認(rèn)為這只是某些看客們毫無根據(jù)的個(gè)人觀點(diǎn)，真實(shí)性不具備任何可考性。不過無論如何，作者認(rèn)為，有競(jìng)爭(zhēng)、有活力的市場(chǎng)，總比一家獨(dú)大的寡頭壟斷要有趣得多。