RISC-V— 架构基础知识学习-Toy模板网

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RISC-V— 架构基础知识学习

1、概念

（1）cpu（central processing unit）处理器

CPU ，全称为中央处理器单元，简称为处理器。
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ARM (Advanced RISC Machines ）是一家诞生于英国的处理器设计与软件公司，总部位于英国的剑桥，其主要业务是设计 ARM 架构的处理器，同时提供与 ARM 处理器相关的配套软件，各种 Soc 系统 IP 、物理 IP 、 GPU 、视频和显示等产品。
Intel是半导体行业和计算创新领域的全球领先厂商，创始于1968年。如今，英特尔正转型为一家以数据为中心的公司。英特尔与合作伙伴一起，推动人工智能、5G、智能边缘等转折性技术的创新和应用突破，驱动智能互联世界。

（2）cpu Core 和 Core

严格来说， “处理器核”和“ Core ”是指处理器内部最核心的部分，是真正的处理器内核；而“处理器”和“ CPU" 往往是一个完整的Soc ，包含了处理器内核和其他的设备或者存储器。

（3）指令集

指令集，是一组指令的集合，而指令是指处理器进行操作的最小单元（譬如加减乘除操作或者读／写存储器数据）。

（4）指令集架构（lnstruction Set Architecture, ISA）

指令集架构,有时简称为“架构”或者称为“处理器架构"。

指令集架构主要分为复杂指令集 （Complex Instruction Set Computer,CISC）和精简指令集（ Reduced Instruction Set Computer, RISC ），两者的主要区别如下：

CISC不仅包含了处理器常用的指令，还包含了许多不常用的特殊指令。其指令数目比较多，所以称为复杂指令集。

RISC 只包含处理器常用的指令，而对于不常用的操作，则通过执行多条常用指令的方式来达到同样的效果。由于其指令数目比较精简，所以称为精简指令集。

（5）微架构（ Microarchitecture ）

有了指令集架构，便可以使用不同的处理器硬件实现方案来设计不同性能的处理器。处理器的具体硬件实现方案称为 微架构（ Microarchitecture ）。
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2、RISC-V Introduction

（1）RISC-V的诞生

RISC-V 架构主要由美国加州大学伯克利分校（简称伯克利）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，且获取不到x86的源代码，其他的开源架构有或多或少的问题。伯克利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。

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 基金会是一个非营利性的组织，负责维护标准的 RISC-V 指令集手册与架构文挡，并推动RISC-V 架构的发展。

（2）特点总结

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3、蜂鸟E200

（1）显著特点

蜂鸟 E200 系列是一个开源的RISC-V 处理器。蜂鸟 E200 系列由中国大陆研发团队开发，用户能够轻松与开发人员取得交流和支持。RI

蜂鸟 E200 处理器研发团队拥有在国际一流公司多年开发处理器的经验，使用稳健的Verilog 2001 语法编写的可综合 RTL 代码，以工业级标准进行开发。

蜂鸟 E200 的代码为人工编写，添加丰富的注释且可读性强，非常易于理解。

蜂鸟 E200 专为 IoT领域量身定做，其具有 2 级流水线深度，功耗和性能指标均优于目前主流商用的 ARM Cortex-M 系列处理器，且免费开源，能够在IoT领域完美替代 ARM Cortex-M 处理器。

蜂乌 E200 不仅提供处理器核的实现，还提供完整的配套 Soc 、详细的 FPGA 原型平台搭建步骤，详细的软件运行实例。用户可以按照步骤重现出整套 soc 系统，轻松将 E200 处理器核应用到具体产品中。

蜂鸟 E200 不仅提供处理器核的实现、 SoC 实现、 FPGA 平台和软件示例，还实现了完整的调试方案，具备完整的 GDB 交互调试功能。蜂鸟 E200 是从硬件到软件，从模块到 Soc ，从运行到调试的一套完整解决方案。

蜂鸟 E200 系列提供丰富的文档和实例，本书亦专门对其源代码进行完整的剖析。

（2）蜂鸟 E200 系列处理器核的特性简介如下

E200 系列处理器核采用两级流水线结构，通过一流的处理器架构设计。该 CPU 核的功耗与面积均优于同级 ARM Cortex-M 核，实现业界最高的能效比与最低的成本。

E200 系列处理器核能够运行阳SC-V 指令集，支持 RV321/E/A/M/C/FID 等指令子集的配置组合，支持机器模式（ Machine Mode Only ）。

E200 系列处理器核提供标准的 JTAG 调试接口以及成熟的软件调试工具。

E200 系列处理器核提供成熟的 GCC 编译工具链。

E200 系列处理器核配套 SoC 提供紧祸合系统 IP 模块，包括中断控制器、计时器， UART 、 QSPI 和 PWM 等，即时能用（ Ready-to-Use ）的 soc 平台与 FPGA 原型系统。

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