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RISC诞生40年全球首展,来这里看芯片与计算机领域最重要的发明与创新

从诞生时的争议,到加速进化、不断迭代,本次展览回顾了RISC40年的历程,也体现了计算机领域求真、求实,不断追求技术突破的精神。

在21世纪,芯片就像现实世界里的水和空气一样,维持着人们的“电子生命线”——它就像工业社会的石油,是信息社会的血液和命脉。

它在生活中必不可少:小到手机、个人电脑、电子与通信产品,大到汽车、云计算、卫星导航与太空站,芯片的计算及智算能力,丰富人们的生活、提高工作效率、促进社会发展。

它持续带来科技进步:1965年以来,"摩尔定律"提出——大约每两年,集成电路上可容纳的晶体管数量增加一倍,它被誉为计算机重要定律之一,推动芯片制程发展,驱动一系列科技创新、社会改革、生产效率的提高和经济增长。目前,CPU(中央处理器)和GPU(图形处理器)两大类芯片架构开启了“计算机体系结构的新黄金时代”。

上个世纪80年代,RISC(精简指令集计算机)诞生,让芯片指令集更简洁高效。

创立40年以来,从最初RISC与CISC(复杂指令集计算机)之争、到RISC百花齐放,从封闭和开源分歧、到RISC-V 异军突起,目前,99%的CPU处理器都在使用RISC。

RISC崛起于移动互联网新市场中、走向百倍规模未来市场,也成为未来计算机领域最重要的关键词之一,近期,这一重要发明的首展将在深圳与市民见面。

今年10月,清华-伯克利深圳RISC-V 国际开源实验室(RIOS 实验室)主办的RISC精简指令集计算机40周年展览即将在深圳工业展览馆开幕。展览获得了RISC创始人David Patterson教授、硅谷计算机博物馆(Computer History Museum)的大力支持,展品丰富、史料珍贵,还给观众带来与RISC产品亲密接触的机会。

电视萤幕画面 中度可信度描述已自动生成

RISC 40周年展览效果图

从历史到未来,从生活中触手可及的场景到学界、工业界的关注,再到未来的巨大潜力,RISC诞生以来波澜壮阔的画卷徐徐展开,呼唤着人们走进深圳工业展览馆,见证必将改变未来的RISC-V指令集。

亲身体会芯片界的重大发明

就像具有软件领域的Linux、互联网领域的Tcp/IP,RISC-V被誉为计算机的历史里程碑之一。

本次展览,回顾了两位计算机领域最高奖项图灵奖得主的重大发明——因发明RISC精简指令集架构计算机,美国计算机协会(ACM)将2017年图灵奖授予计算机架构领域两位巨星级人物大卫·帕特森(David A. Patterson)和约翰·轩尼诗(John L. Hennessy)。

桌子上放了不同类型的海报 中度可信度描述已自动生成

大卫·帕特森教授获得的部分荣誉奖杯

他们随后合著在学术及产业界影响深远的论文《计算机体系结构的新黄金时代》(A New Golden Age for computer Architecture),阐述计算性能如何实现再一次飞升。

RISC40周年展上,RISC发明时Patterson教授的手稿将首次现世,观众们得以窥见这一重大发明的起源。除此之外,本次展览还将带领观众走过RISC的四十年历程,带来硅谷计算机历史博物馆展品的亚洲首次亮相,以及展现了多个类别的RISC产品及应用场景,描摹未来趋势。

RISC诞生之初,面临的是复杂指令集(CISC)导致硬件研发成本不断提高、研发周期变长等困难,然而CISC拥有有许多成熟的产品与支持者。这一精彩论战被复刻于本次展览,观众可以通过精心设计的历史长廊,体会RISC一路面临的挑战与成果:

最初十年,David Patterson教授创新性的首次提出了精简指令集概念,RISC芯片正式流片成功,展现出了重大优势,震惊业界。在此过程中,涌现出不少业界耳熟能详的指令集架构,包扩Hennessy在斯坦佛大学一手创办的MIPS、Patterson教授指导下开发的Sun SPARC。

除了MIPS 科技公司创始人这一身份,Hennessy还是第十任斯坦福大学校长、谷歌母公司Alphabet公司董事长。他与Patterson教授1990年合著出版《计算机体系架构:量化研究方法》,被誉为“体系结构圣经”,迄今已经更新六版、培养和指导了无数处理器设计人才。

第二个十年,RISC架构群星灿烂,用于商业化的RISC芯片走向市场,包括学术上认为比较成功的DEC Alpha、被写入经典教科书的MIPS、追求线程级并行的Sun SPARC以及高性能的Power,以及基于RISC开发的ARM指令集、这也是未来将垄断成为移动端的重要指令集。

第三个十年,RISC架构逐步成为主流。2007年iPhone横空出世、开启了ARM主宰的移动互联网时代,2021,全球ARM处理器每年出货量达292亿,是智能手机、数字电视等领域的霸主架构。

第四个十年,革命性开源芯片项目第五代指令集RISC-V在伯克利大学加州分校诞生,开源特性驱动它飞速发展。在开源生态系统的帮助下,加速产业创新和商业应用,迎来在成本、能源、安全以及性能方面快速改善的新黄金时代。

伯克利是许多著名世界级开源项目发源地,Patterson教授也在此持续推动第五代RISC架构RISC-V发展。

如今,深圳和伯克利都在高科技产业的前沿——美国拥有计算机的源始发明和科技创新;中国则发展出很大的市场和工业基础,双方形成了开放竞合、生态互补的全球供应链关系,伴生着相激互益的两个四十年创新故事。

值得一提的是,本次展览还得到了计算机历史博物馆的大力支持,后者是世界IT的“圣地”,本次提供了数个RISC相关的历史展品。计算机历史博物馆成立于1996年,诸多计算机历史上珍贵的原始机器和模型汇聚于此,拥有一个个里程碑式的伟大发明,构建出一个独特的世界。据不完全统计,该博物馆目前已经收藏超过3500多件“史前古玩物”(当然是对计算机历史而言),3000多卷胶卷和录像带,5000多幅照片和3,500余本归类目录。汇聚了人类原始计算思想演变到云计算为止、计算机所发展的19个创新历程。

除了历史回顾以外,展览还邀请了飞腾、亚德诺、中兴微电子、长城、中软等企业,展出他们的RISC产品,包括开发板、芯片等,观众能够亲眼见证RISC指令集在芯片中的广泛应用,以及芯片在生活中无处不在的地位;

在展览外缘,应用RISC指令集的仿生猫、可编程机械臂等互动产品也将让观众与基于RISC编程的产品“亲密接触”,体会科技的发达。

RISC的未来:第五代精简指令集

本次展览的另一重大亮点,就是对最新一代RISC指令集,也就是第五代精简指令集(RISC-V)的全面介绍。

RISC-V 是基于精简指令集计算(RISC)原理建立的开源指令集架构架(ISA)。2010年,时任伯克利分校教授的David Patterson为了新项目研究,带领研究团队开发出了一种基于RISC的新一代指令集——RISC-V架构,并决定将它彻底开源。

RISC-V仅有40多条基础指令集,具有模块化、易于扩展、自主可控等特点。

开源,也成了驱动这最新一代精简指令集飞速发展的动力——RISC-V使用BSD License开源协议,不像ARM、PowerPC 等指令集那样需要付费授权才能使用,给予使用者很大自由,允许使用者修改和重新发布开源代码,也允许基于开源代码开发商业软件发布和销售。

正是因此,RISC-V自诞生以来发展迅速,与X86、ARM已成三足鼎立之势。

图片包含 游戏机, 桌子, 蓝色 描述已自动生成

RISC 第二代芯片

而RIOS实验室的独特性,也在展览中得到强调——RIOS是西班牙语中的“河流”,也是RIOS实验室的寓意,像河流一样汇聚来自全球的资源和智力,催生和孕育RISC-V生态的健康发展。

RIOS实验室全名为帕特森RISC-V国际开源实验室,在David Patterson教授直接领导下直通RISC-V大本营,依托清华-伯克利深圳研究院(简称TBSI),持续推动RISC-V发展。

展览上,象征着河流的图表展现了RIOS实验室的发展历程,从2019年11月12日在深圳市正式揭牌成立,到逐步从源流上建立以深圳为根节点的RISC-V全球创新网络,RIOS实验室正不断培育开源芯生态,培养世界级人才。

开源:中国的未来芯片之路

通过视频、图表、产品展示、互动等丰富形式,本次40周年展览不仅体现了RISC-V的巨大潜力,更体现了它对中国芯片未来至关重要的作用。

首先,它的发展潜力巨大,未来,可预见其市场份额飞跃式增长。

预计到2025年,采用RISC-V架构的芯片数量将增至624亿颗,2018年至2025年复合增长率高达146%。这些芯片将主要应用在工业市场,PC、消费电子和通讯市场等。Semico预测,RISC-V CPU内核的复合年增长率(CAGR)在2018年至2025年之间的平均复合年增长率将高达146.2%。

随着性能不断上升,RISC-V芯片可用于众多高端市场,并通过其高灵活性和可定制性打破不同处理器的壁垒。目前,AI(人工智能)等新应用程序正在向RISC-V 迁移。

其次,RISC-V的开源特性,对于中国来说至关重要——由于开源、免费、可商业化落地,RISC-V能够打破芯片领域技术封锁,成为中国芯片发展的重要驱动技术。

2021年,在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中,中国首次明确将“开源”列入五年发展规划。正如展览上多家中国企业所展示的,有着开源特色的RISC让中国企业能够在这一生态中大展拳脚。;“十四五”期间,将支持数字技术开源社区等创新联合体发展,完善开源知识产权和法律体系,鼓励企业开放软件源代码、硬件设计和应用服务。北京、上海、广东等地都为RISC-V提供政策倾斜或列入重点发展方向。

从诞生时的争议,到加速进化、不断迭代,本次展览回顾了RISC40年的历程,也体现了计算机领域求真、求实,不断追求技术突破的精神。

随着RISC-V的全球扩张,这一开源、精简、优美的指令集,必将给芯片领域带来更多创新、更多自由、更多突破;给中国芯片领域注入全新的活力,以及在芯片领域弯道超车的重要机遇。

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