RISC-V标准化：一面借鉴Linux，一面摸着石头过河

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）时至今日，RISC-V通过十数年的发展，已经取得了显著的成果，并开始冲击更高性能的应用场景，在当前核心累计出货量百亿颗的里程碑上，未来RISC-V的发展潜力巨大。据Semico Research预测，至2025年，全球市场RISC-V核产量会累计超过600亿颗。

显然，RISC-V后续的发展速度比之前更加惊人。在高速的发展过程中，为了防止RISC-V出现碎片化问题，目前已经初步形成一套标准化的扩展框架，使得广泛存在的RISC-V芯片呈现多元化但不会惹上碎片化的麻烦。

借鉴Linux的历史问题

我们都知道，一直以来RISC-V的通用标准都是由RISC-V International来主导。2022年3月，RISC-V International在其邮件列表上分享了一项调查，以收集社区的反馈，“帮助识别ISA差距，制定未来的扩展计划，并保持RISC-V应用程序之间的兼容性。”

随后在2022年6月，该组织宣布了2022年的首批四项规格和扩展的批准，其中就包括RISC-V主管二进制接口（SBI）和RISC-V统一可扩展固件接口（UEFI）规格。

正如RISC-V的首席技术官Mark Himelstein所言，RISC-V SBI为开发者提供了一个类似的关键资源，在所有RISC-V实现中移植主管模式软件的能力，本质上允许开发者写一次代码，并在所有地方应用。

根据官方介绍，RISC-V规范的SBI架构了硬件平台和操作系统内核之间的固件层，使用主管模式（S-模式或VS-模式）下的应用二进制接口。 这种抽象使所有RISC-V操作系统的实现都有共同的平台服务。许多RISC-V成员已经在他们的RISC-V解决方案中实施了RISC-V SBI规范，因此批准该规范将确保整个RISC-V生态系统的标准方法，确保兼容性。

目前，RISC-V在操作系统层面主要集中在三个方面——RTOS、Linux和安卓。根据平头哥的介绍，该公司的高性能RISC-V处理器玄铁910已经实现了与Linux、安卓、Anolis、AliOS Things、FreeRTOS、RT-Thread等操作系统的适配。

RISC-V UEFI协议将现有的UEFI标准引入RISC-V平台。UEFI 全称“统一的可扩展固定接口”(Unified Extensible Firmware Interface)，前身为英特尔当年提出的EFI标准。UEFI的研发最开始确实就是为了取代BIOS系统，相较于BIOS系统，UEFI使开机程序化繁为简，节省时间。

不难看出，RISC-V International目前正在着力制定标准性扩展规范，以避免出现碎片化问题，主要目标是提升RISC-V在三大目标操作系统RTOS、Linux和安卓方面的兼容能力，以及硬件自身的先前和向后的兼容特性。很明显，这是从Linux身上借鉴的经验，作为一款开源的操作系统，Linux一个比较明显的问题就是同样的东西在不同版本的Linux上很难兼容。

比如，数年前“Linux 之父” Linus Torvalds就曾吐槽过桌面版Linux的兼容问题，“每个发行版都在随意地修改glibc库，改变底层API，带来了很糟糕的程序兼容体验，”他在当时的一场会议中讲到。

从效果来看，RISC-V International推动标准性扩展规范工作有两大明显的益处。其一是从市场终端来看，RISC-V指令集面向的场景比过往的处理器架构更为多元，有着明显的碎片化特征，标准性扩展规范能够防止RISC-V指令集的开源特性被市场碎片化带偏，更有益于产业发展；其二，正如上述提到的，标准性扩展规范保证了RISC-V的兼容特性，虽然RISC-V的目标操作系统很明确，但随着产品换代很容易出现应用不兼容的问题，给应用方案升级带来了重复的软件开发成本，有了标准性扩展规范便能够避免这些问题。

未来RISC-V摸着势头过河

从芯片设计方面来看，目前的RISC-V实际上也是在走ARM架构的老路，尤其是在当前的主要应用——低端嵌入式领域，基于RISC-V的MCU主要用于替代ARM架构产品，并通过应用灵活性、低功耗和安全性等方面为方案设计带来提升。

因此，基于RISC-V实现的MCU以及其他芯片依然在支持目前主流的硬件接口协议。

但是，RISC-V要成为继x86和ARM架构之后的第三种主流架构，就要走出一条有别以往的新路，就像ARM架构在移动和嵌入式领域逐渐形成一套之际的标准规范一样，RISC-V也需要面向自己的优势领域，当前来说就是AIoT，进一步推行标准化，并形成体系。

从历史经验来看，RISC-V如果要成为第三种主流架构，就需要找到自己的操作系统搭配，有人说是RISC-V+Linux的全开源系统，但是真是如此吗？正如很多人经常用的一个例子，4G时代未到来时，没有人能想象到如今如此庞大的App生态，以及广受欢迎的直播玩法。那么，当RISC-V不再学习ARM架构开始走自己的路时，会迸发出怎样的能量还不得而至。

不过在此过程中，开源的RISC-V一定不能丢掉标准化的准绳，这是RISC-V的立身之本。从目前的情况来看，RISC-V International的方向较为明确，就是将需求发觉的任务交给广大开发者，利用好RISC-V 社区。虽然我们还不知道RISC-V到底会带来一个怎样的处理器盛世，但是有一点是明确的，开放性将为RISC-V注入源源不断的活力，是其走向属于自己的盛世的核心推动力。在此过程中，RISC-V International需要和所有RISC-V开发者一起探讨，摸着势头过河。

当然，目前的政治生态也有可能诞生出一种极端的情况，也就是中国科学院计算技术研究所副所长、中国开放指令生态（RISC-V）联盟秘书长包云岗教授曾撰文提到的RISC-X。可以说，让RISC-X成长起来，可能是全球RISC-V开发者就不愿意看到的一种情况，是一种较为极端的情况，总结一句话就是，当总部在瑞士的RISC-V International失去中立性后，RISC-X将会是以个别国家为主导的RISC-V，全球化属性将大打折扣。但是，RISC-X也确实是RISC-V标准化的一个分支。

写在最后

目前，作为后发架构的RISC-V，一个明显的好处是能够借鉴前人的经验，学习之前的架构ARM，学习此前的开源操作系统Linux，这让RISC-V能够少走很多弯路，进展非常迅速。

不过，RISC-V立志成为第三种主流架构，它的路终究将需要自己去闯，标准化是RISC-V的立身之本，也将随着RISC-V的发展进程而不断演变，但具体会是什么样子，想来现在还没有人能够说的清楚。