電子發(fā)燒友網報道（文/周凱揚）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指令集架構下的40多個擴展，其中重點強調的就是其矢量、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、汽車和數據中心等市場創(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，為數據運算密集的應用敞開了大門。該擴展已于今年9月進入凍結公共審核階段，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架構的處理器上迅速應對復雜的運算工作，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備和MCU的擴展Zve，為性能不高的RISC-V CPU核心提供32/64整數、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設備，還是工業(yè)級的機器學習應用，都能從中獲利。

標量加密

安全是任何一個架構都不容小覷的一環(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網和嵌入式設備中安全高效的加速加密技術門檻。標量加密擴展的引入，使得RISC-V在實現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量級。

根據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，無論是數據中心還是嵌入式設備，都開始引入虛擬化技術。RISC-V的虛擬化擴展已經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。

虛擬化技術主要是實現CPU、內存和I/O的虛擬化。RISC-V通過賦予敏感寄存器和指令特權的方式，實現了CPU的虛擬化。在內存虛擬化上，RISC-V和Arm/x86一樣，選擇實用多階段頁表來實現。RISC-V的Hypervisor規(guī)范將supervisor級的架構虛擬化，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。

RISC-V憑借其擴展性，已經展現了作為加速器的無限潛力，有了虛擬化技術的支持，RISC-V的硬件資源可以得到最大限度的利用，在數據中心的機器和網絡基礎架構中也將獲得更多的機會。

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

小結

盡管RISC-V仍是全球ISA市場中的一小部分，但根據調研機構近期發(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。

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編輯：金巧