RISC-V是什么

RISC-V(音“risk-five”)是基于精简指令集计算(RISC)原理建立的开放指令集架构(ISA)。2010 年，加州大学伯克利分校的研究团队通过分析市场现存的MIPS，X86 等多种指令集后发现，这些指令集不仅极其复杂，还存在知识产权风险。尽管计算机体系架构和处理器指令集架构经过几十年的发展已经非常成熟，但是依旧没有一款合适的指令集能符合伯克利的需求。针对此问题，由Krste Asanovic教授、Andrew Waterman和Yunsup Lee等人组成的研究小组决定设计并推出了一套基于 BSD 协议许可的免费开放的指令集架构。RISC-V 指令集具有简洁高效，开源开放两大特征。从上下两个维度拓展了处理器行业的发展前景。

• 简洁：整个架构文档不超过三百页，而ARM或者X86的架构文档动则几千页。简洁清晰的架构定义带来的是指令数量锐减，并且极大减轻设计负担，降低处理器设计入门门槛。
• 开源：RISC-V架构在设计之初就本着允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件的原则开始的。尽管在此之前也有许多其他的开源指令集，但是在保护个人知识产权和彻底开放之间做到了完美的平衡。这样就能吸引诸如谷歌，高通，英伟达等知名大公司的加入，同时也极大扩展了本行业的发展上限。

聊聊ARM

每当提到RISC-V，有一个不得不提的竞争对手，就是ARM。这家起源于英国的处理器IP设计公司，说它撑起了如今的低功耗消费电子行业半壁江山丝毫不过分。如同Intel之于PC行业，ARM对于手机行业的兴起起到了至关重要的作用。ARM成功的原因之一是找到了一条新的发展道路：不生产以及销售芯片，而只做知识产权授权，将成本最高风险最大的生产环节交由各大实力雄厚的IC公司自己完成。从1993年与德仪（TI）的合作开始，ARM逐渐发展出三种不同等级的IP授权模式：

• 处理器授权
  • 最基本的授权模式，是指授权合作厂商使用ARM设计好的处理器，对方基本不能改变原有设计，只能进行局部的调整，比如频率或者功耗等。
• 处理器优化包授权
  • 高级授权模式，ARM出售优化后的处理器给授权合作厂商，方便其在特定工艺下设计、生产出性能有保证的处理器。这一层级的授权比上一版本自由度增加了一些。
• 架构授权
  • 究极授权模式，ARM会授权合作厂商使用自己的架构，方便其根据自己的需要来设计处理器。例如苹果的Swift架构，就是在取得ARM的授权后由苹果的工程师设计完成的。

有人用房屋装修来类比，有人拿到的是毛坯，所有的装修从零开始，都是自己开始。有人拿到的是精装修，买买家具电器基本就OK。而有人拿的全屋定制一条龙服务，所见即所得。当然，价格嘛......

需要些什么

• 电脑一套，包含Linux系统或者一套安装了Linux系统的虚拟机
• IC设计必备软件，包括编译，仿真以及波形查看工具
• riscv-gcc工具包，用于生成risc-v版的可执行文件

项目介绍

xf100是一个简单的RISC-V内核，其目的是为了从头开始建立CPU以及IC设计的基本概念体系。由于它的定位是复习，入门，零基础，因此原则上避免出现复杂的设计， 仅实现一个CPU内核最基本的功能。这些功能包括：

• 基本运算指令
• 基本跳转指令
• 读写寄存器指令
• 访存指令

这些指令可以保证基本的官方自测程序的完整执行，本项目的最终目的也将止步于此。至于中断，总线等复杂功能，以及性能，功耗，面积等都将予以忽略。

那么，开始吧......

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