《手把手教你设计CPU——RISC-V处理器》终于出版！

在摩尔定律减缓的今天，一味比拼硬件性能的技术竞赛变得越发艰难。然而性能提升的最终目的是满足应用，如何在现有的能力下最大程度地满足数以千万计的不同应用的需求，就成了当今处理器行业要面对的重要问题。RISC-V站在了时代的风口，其作为一种开源架构的出现必将对芯片产业产生深远的影响。硬件芯片的开源不再是一个噱头，而是变成了一种刚需。蜂鸟E200作为中国本土较早开源的RISC-V芯片，也将对国内的相关产业发展起到巨大的推动作用，为国内公司抓住物联网风口的***展而助力。开源即透明，透明即可控。自主可控也是国家信息安全的保障，由国内公司自主研发并开源的RISC-V处理器，也为国家信息安全领域的应用提供了多一种选择。

RISC-V是什么？

RISC-V架构主要由伯克利大学的Krste Asanovic教授、Andrew Waterman和Yunsup Lee等开发人员于2010年发明，并且得到了计算机体系结构领域的泰斗David Patterson的大力支持。伯克利大学的开发人员之所以发明一套新的指令集架构，而不是使用成熟的x86或者ARM架构，是因为这些架构经过多年的发展变得极为复杂和冗繁，并且存在着高昂的专利和架构授权问题。并且修改ARM处理器的RTL代码是不被支持的，而x86处理器的源代码根本不可能获得到。其他的开源架构（譬如SPARC、OpenRISC）均有着或多或少的问题（第2章将详细论述）。有感于计算机体系结构和指令集架构已经过数十年的发展非常成熟，但是像伯克利大学这样的研究机构竟然“无米下锅”（选择不出合适的指令集架构供其使用）。伯克利大学的教授与研发人员决定发明一种全新的、简单且开放免费的指令集架构，于是RISC-V架构诞生了。

有关RISC-V的诞生，有兴趣的读者可以自行到网络中查阅文章《伯克利希望将RISC-V开源架构推向主流》。

RISC-V（英文读作“risk-five”），是一种全新的指令集架构。“V”包含两层意思，一是这是Berkeley从RISC I开始设计的第五代指令集架构；二是它代表了变化（Variation）和向量（Vectors）。

经过几年的开发，伯克利大学为RISC-V架构开发除了完整的软件工具链以及若干开源的处理器实例，得到越来越多的人的关注。2016年，RISC-V基金会（Foundation）正式成立开始运作。RISC-V基金会是一个非盈利性的组织，负责维护标准的RISC-V指令集手册与架构文档，并推动RISC-V架构的发展。

RISC-V架构的目标如下。

成为一种完全开放的指令集，可以被任何学术机构或商业组织所自由使用。

成为一种真正适合硬件实现且稳定的标准指令集。

RISC-V基金会负责维护标准的RISC-V架构文档和编译器等CPU所需的软件工具链，任何组织和个人可以随时在RISC-V基金会网站上免费下载（无需注册）。

RISC-V的推出以及基金会的成立，受到了学术界与工业界的巨大欢迎。著名的科技行业分析公司Linley Group 将RISC-V评为“2016年最佳技术”，如图1所示。

图1 RISC-V架构标志图

开放而免费的RISC-V架构诞生，不仅对于高校与研究机构是个好消息；为前期资金缺乏的创业公司、或成本极其敏感的产品、或对现有软件生态依赖不大的领域，都提供了另外一种选择，而且得到了业界主要科技公司的拥戴，包括谷歌、惠普、Oracle和西部数据等硅谷巨头都是RISC-V基金会的创始会员，如图2所示。众多的芯片公司已经开始使用（譬如，三星、英伟达等）或者计划使用RISC-V开发其自有的处理器用于其产品。

图2  RISC-V基金会创始会员，铂金、金、银级会员图谱

RISC-V基金会组织每年举行两次公开的专题讨论会（Workshop），以促进RISC-V阵营的交流与发展，任何组织和个人均可以从RISC-V基金会的网站上下载到每次Workshop上演示的PPT与文档。RISC-V第六次Workshop于2017年5月在中国的上海交大举办，如图3所示，吸引了大批的中国公司和爱好者参与。

图3 上海交通大学举办的RISC-V第六次Workshop

图4 经典教材计算机组成与设计最新版本

本书讲的是什么？

本书是一本介绍通用CPU设计的入门书，以通俗的语言系统介绍了CPU和RISC-V架构，力求为读者揭开CPU设计的神秘面纱，打开计算机体系结构的大门。

本书不仅适合CPU或芯片设计相关从业者阅读使用，也适合作为大中专院校相关师生学习RISC-V处理器设计（使用Verilog语言）和CPU设计的指导用书。

胡振波，上海交通大学电子工程系本科、微电子学院硕士。拥有业界多年ASIC和CPU设计与验证经验，先后在Marvell任职ARM架构CPU设计高级工程师、在Synopsys任职研发经理、在比特大陆任职IC设计总监、在武汉聚芯微电子任职架构师，现致力于推动RISC-V架构在国内的传播和发展。

—— 景略半导体设计总监、RISC-V爱好者和推广者 郭雄飞

—— 中科院“百人计划”海外引进杰出人才、物联网芯片设计公司创始人 胡国荣

—— 上海交通大学微电子学院 助理研究员 蒋剑飞

——半导体行业观察 执行主编 李寿鹏

——Synopsys公司 ARC处理器高级研发经理 彭剑英

——国防科技大学 教授 姜晶菲

——天津大学电气自动化与信息工程学院 副教授 吕卫

——华中科技大学微电子工程系 副教授 郑朝霞

——西安邮电大学 高工、博士 焦继业

——电子科技大学电子科学与工程学院 副教授 黄乐天

——北京比特大陆 资深芯片和CPU设计专家 王逵

如何购买？

《手把手教你设计CPU——RISC-V处理器篇》

胡振波 著

(2018年5月出版)

本书是一本介绍通用CPU设计的入门书，以通俗的语言系统介绍了CPU和RISC-V架构，力求为读者揭开CPU设计的神秘面纱，打开计算机体系结构的大门。

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