包云岗头图来自视觉中国

本文经作者授权转载自包云岗知乎

近日在知乎上出现一条关于指令集与芯片科技自主的话题讨论。RISC-V是一种芯片设计指令集，但是国内很多人对指令集与处理器实现的关系存有误解，本文是中国科学院计算技术研究所研究员、中国开放指令生态联盟（RISC-V）秘书长包云岗的高赞回答。

关于RISC-V的一些解读

看到很多回答都答得很好，有一些回答还引用了我们以前写过的一些解读。在这里重点推荐大家阅读这篇文章《关于RISC-V和开源处理器的一些解读》

该文对处理器的指令集、微架构实现与开源模式等概念以及和RISC-V的联系等进行解读。以下为几个要点：

指令集规范（Spcification）和处理器实现（Implmntation）是两个不同层次的概念，要区分开。指令集（ISA）是规范标准，往往用一本书或几张纸来记录描述，而处理器实现是基于指令集规范完成的源代码。RISC-V是一个指令集规范。

我们可以基于x86/ARM/RISC-V指令集，进行处理器微架构设计和实现形成源代码，并通过流片最终形成芯片产品。其中指令集规范与处理器实现的知识产权是独立的，不能混为一谈。（详见原文第二、三节）

"RISC-V是开源的"表示指令集规范是开源、开放和免费的（opnandfr），这与x86与ARM指令集有本质不同，但并不是指具体的处理器实现也都是开源免费的。

基于RISC-V指令集规范，既可以由开源社区来开发开源免费版的处理器实现（如Brkly开发的Rockt核等），也可以有商业公司开发收费授权版的处理器实现（如国内平头哥玄铁、芯来N00核与优矽渭河WH-3核等）。（详见原文第三节）

作为上文的总结，强烈推荐仔细研读以下这张表（详细解读参见原文第三节）：

（图1.指令集、微架构设计和产品之间的关系分析）

一点补充，重要的事情再说三遍：

下面可以做几道判断题来检验一下是否理解上述概念：

X86是一种指令集规范？

苹果M1牛是因为采用了ARM指令集？

国产处理器的实现和国外还有差距？

几个月就可以定义一个新指令集？

根据指令集规范实现一个处理器不容易？

给定一个指令集只有一种处理器实现？

可以给一个处理器实现换一个指令集？

答案：Ys、No、Ys、Ys、Ys、No、Ys

关于最后一个问题，多说几句。当具备了处理器实现能力，换一个指令集其实是很容易的事。比如龙芯最近能在很短的时间内就从MIPS切换到自定义的LoongArch指令集。因此，处理器芯片领域的核心竞争力是处理器设计与实现能力。

指令集的重要性体现在生态建设上。指令集向上承载的是整个软件生态，向下则规范了以处理器芯片为代表的整个硬件生态。定义一个新指令集本身并不是一件难事，但更重要的是如何能吸引整个业界乃至全世界一起来共同建设生态，这需要一种开放共享的理念作为基底。这也就引出了下一个话题——为什么会出现RISC-V？为什么RISC-V能受到全世界如此