美國時間12月2日，RISC-V國際基金會宣布其成員批準了15項新規(guī)范，包含了RISC-V指令集架構(gòu)下的40多個擴展，其中重點強調(diào)的就是其矢量、標量加密和Hypervisor三條規(guī)范。RISC-V國際基金會表示，這些規(guī)范為AI、機器學習、IoT、汽車和數(shù)據(jù)中心等市場創(chuàng)建了新的機遇，那么對于RISC-V這個仍在蓬勃發(fā)展的架構(gòu)來說，這些規(guī)范究竟意味著什么呢？

向量處理

過去向量計算往往只用于氣象預(yù)報和聲吶研究等細分市場，如今人工智能的興起下，向量運算開始擴展到所有類型的應(yīng)用和解決方案中，甚至在某些語音和視覺的機器學習推理中成了主要運算方式。

RISC-V的向量規(guī)范帶來的RISC-V向量擴展，為數(shù)據(jù)運算密集的應(yīng)用敞開了大門。該擴展已于今年9月進入凍結(jié)公共審核階段，如今終于通過批準。RISC-V的向量擴展僅有100多條指令，但憑借這些指令，開發(fā)者就可以在RISC-V架構(gòu)的處理器上迅速應(yīng)對復(fù)雜的運算工作，比如稀疏矩陣運算等，并做到極低的延遲。

RISC-V向量擴展中還有針對嵌入式設(shè)備和MCU的擴展Zve，為性能不高的RISC-V CPU核心提供32/64整數(shù)、單精度和雙精度的浮點向量運算，滿足邊緣端日益增長的算力要求。這樣不論是消費級的IoT設(shè)備，還是工業(yè)級的機器學習應(yīng)用，都能從中獲利。

標量加密

安全是任何一個架構(gòu)都不容小覷的一環(huán)，從支持安全的加密標準到防范x86曾遇到的Spectre和Meltdown等漏洞，RISC-V在加密上同樣沒有放松。

標量加密規(guī)范將為小規(guī)模的加密工作帶來加速，這些擴展顯著降低了物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式設(shè)備中安全高效的加速加密技術(shù)門檻。標量加密擴展的引入，使得RISC-V在實現(xiàn)某些標準的哈希加密或分組加密算法時，要比直接使用標準指令快一個數(shù)量級。

根據(jù)RISC-V國際基金會CTO Mark Himelstein的說法，在使用標量加密擴展后，64位的RISC-V運行AES128加密算法所需指令數(shù)從1145條下降至78條，提升性能的同時也加強了對邊信道攻擊的防范。除了性能和安全優(yōu)勢外，引入標量加密擴展所需成本也非常低，不需要像向量處理器一樣占用芯片大量的邏輯空間，開發(fā)者可以將目前主流的加密算法集成到最小的設(shè)備中。

Hypervisor虛擬化

虛擬化支持也是如今常見的需求之一，無論是數(shù)據(jù)中心還是嵌入式設(shè)備，都開始引入虛擬化技術(shù)。RISC-V的虛擬化擴展已經(jīng)停留在草案階段許久了，如今終于獲得批準，RISC-V社區(qū)已經(jīng)完成了KVM的移植，Linux 5.16版本中的KVM也將正式支持RISC-V的hypervisor擴展，另一大開源虛擬機Xen也在今年三月宣布將考慮支持RISC-V的虛擬化。而SiFive在同一天公布的SiFive P650處理器，也聲稱支持虛擬化。

P650處理器 / SiFive

虛擬化技術(shù)主要是實現(xiàn)CPU、內(nèi)存和I/O的虛擬化。RISC-V通過賦予敏感寄存器和指令特權(quán)的方式，實現(xiàn)了CPU的虛擬化。在內(nèi)存虛擬化上，RISC-V和Arm/x86一樣，選擇實用多階段頁表來實現(xiàn)。RISC-V的Hypervisor規(guī)范將supervisor級的架構(gòu)虛擬化，有效地以type-1或KVM這類type-2的形式托管運行客戶操作系統(tǒng)。

RISC-V憑借其擴展性，已經(jīng)展現(xiàn)了作為加速器的無限潛力，有了虛擬化技術(shù)的支持，RISC-V的硬件資源可以得到最大限度的利用，在數(shù)據(jù)中心的機器和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)中也將獲得更多的機會。

除了數(shù)據(jù)中心，汽車和工業(yè)控制應(yīng)用也已經(jīng)全面鋪開虛擬化技術(shù)，比如UI與控制應(yīng)用的硬件隔離等等。這也是RISC-V存在感較小的兩大市場，有了虛擬化技術(shù)的支持，相信RISC-V能夠吸引到更多的行業(yè)玩家。

小結(jié)

盡管RISC-V仍是全球ISA市場中的一小部分，但根據(jù)調(diào)研機構(gòu)近期發(fā)布的報告，RISC-V的處理器核心將在2022年和2023年實現(xiàn)翻倍式增長。尤其是在這些新規(guī)范和新擴展的加入下，欲求快速進入市場的初創(chuàng)小型公司更愿意選擇這種開放式的架構(gòu)。