30年前的预言成真：RISC架构将改变一切

RISC 芯片| 2025-03-26

安吉丽娜-朱莉（Angelina JOLIE）称之为 “难以置信”。那是 1995 年。想象一下，头发和表演经验都不足的朱莉在《黑客》中饰演一名少年黑客。没有多少人看过这部电影。更少有人欣赏它的现实意义。骇客》”令人不快”，《娱乐周刊》（Entertainment Weekly）当时嗤之以鼻，因为它接受了”《WIRED》等杂志正在兜售的电脑少年作为精英反叛者的神秘感”。30 年后，《娱乐周刊》不再出版杂志，而《WIRED》还在出版，《黑客》也跻身于数字时代的奠基之作之列。我最后一次看这部电影时，它正被投影到我家街边一家酷儿酒吧的墙上。

但这并不是不可思议的地方。令人难以置信的是，朱莉把它称为 “它”。它。未来。在《骇客》的中段，她看着暗恋的对象（由乔尼-李-米勒饰演，她后来在现实生活中嫁给了他）在一台下一代笔记本电脑上激情打字。”米勒呼吸急促地说：”刷新率超高。朱莉回答道： “P6 芯片。速度是奔腾的三倍”。米勒现在非常激动。然后，朱莉向前倾了倾身子，用即将让她举世闻名的 “逼近 “语调说：”RISC 架构将改变世界： “RISC架构将改变一切”

我再说一遍，你一定要相信我，这太不可思议了。令人难以置信的不仅仅是制片人知道什么是 RISC 架构。或者说朱莉发音正确（”risk”）。甚至朱莉的角色也是正确的。令人难以置信的是，她今天仍然是正确的，甚至可以说更加正确。因为在 21 世纪，RISC 架构以某种方式再次改变了一切。谁制造什么？谁掌控未来。科技的灵魂一切的一切

但却无人问津。

这可能是因为绝大多数人每天都在使用基于 RISC 架构的技术，却仍然不知道 RISC 架构到底是什么。

除非你和我一样，现在正身处计算机极客地狱。我刚刚抵达位于加利福尼亚州圣克拉拉的 RISC-V（即 “风险五”）年度国际峰会。在这里，人们不仅知道什么是 RISC。他们还知道什么是矢量扩展、人工智能加速器和矩阵引擎。在咖啡吧，我听到一个人对另一个人说 “这是一个非常技术性的会议。这是一个技术性很强的社区”。另一个人回答说 “应该是的。应该是的。

好吧，但那些 “酷孩子 “在哪里？在这样一个普通的会议中心，在一个普通的小镇，喝着普通的咖啡，你很难不把注意力集中在外表上。我想我是希望看到霓虹灯和精灵般的剪裁。然而，目之所及都是邋遢的、令人遗忘的男装。我数了数，每个女人对应 30 个男人，大家都聚集在大厅里，准备上午的演讲。

这时，有人上台了，她可不是普通的 “她”。她就是卡莉斯塔-雷德蒙德，RISC-V 国际公司的首席执行官。安吉丽娜-朱莉（Angelina Jolie）是值得称赞的，她穿着一件漂亮的夹克，系着一条腰带，脚蹬金银相间的……高跟鞋？等等，有什么区别吗？那天晚些时候，当我在欢乐时光偶遇雷德蒙德时，在所有要问她的问题中，我选择了这个。她看着我，茫然地笑了笑，只说了一句 “我不知道”

我羞愧难当，退到吧台，决定一定要挽回自己。于是，我小心翼翼地回到雷德蒙身边，此时他正与一家半导体初创公司的首席营销官交谈甚欢。我试图用技术观察打动他们，比如有关 RISC 和人工智能的话题。雷德蒙转过头来对我说：”我还以为你想谈鞋子呢。” 我向她保证，我不是来谈外表的东西的。我是来谈内在的东西的。

“雷德蒙告诉首席营销官：”杰森正在为《WIRED》撰写一篇关于 RISC 的报道。坦率地说，她并不确定这是否是个好主意。这并不是因为她不相信。从很多方面来说，她才是这个想法的信仰者。

那么，我现在问她，我为什么不支持这项事业，写出 RISC 这个庞大的、网络化的、不为人知的故事呢？雷德蒙德说，因为不仅没有人知道 RISC 是什么。没有人关心 RISC 是什么。也不应该有人关心。她说，人们购买 “这样或那样的小玩意儿”，并不是因为里面有什么。他们只想知道这东西能不能用，我买得起吗？

令我沮丧的是，几乎所有与我在会上交谈过的人都同意雷德蒙德的观点。高管、工程师、营销人员，还有给咖啡添水的人： “他们说：”卡莉斯塔可能是对的。现在轮到我恼火了。我认为内核很重要！RISC 是我们这个时代正在发生的伟大故事之一！人们应该关心它。

于是，我下定决心去找一个我认为一定会同意我的观点，一定会站在我这边的人：RISC 本身的传奇发明者。

戴维-帕特森（David Patterson）说，计算机的内部运作应该保持简单，愚蠢。我们坐在加州大学伯克利分校的一间工程实验室里，77 岁的帕特森偏爱简约的运动装，正在白板上涂鸦。他解释说，计算机的基本操作是最简单的：加法。由此可以推导出 “相减”（SUBTRACT）。有了 LOAD 和 STORE，再加上其他 30 多个核心功能，就有了数字计算的完整基础。计算机架构师称之为 “指令集架构 “或 ISA。(他们把每个字母的发音都换成了 “I-S-A”，或者更简洁的发音 “eye-suh”）。

计算机体系结构之所以叫这个名字，是因为它们就是由比特组成的体系结构，而不是由砖块组成的体系结构。制作《黑客》的人显然明白这一点。在一连串超炫的特效中，我们飞过未来感十足的街道，抬头仰望未来感十足的建筑，然后才意识到：这不是一座城市：这不是一座城市这是一个微型芯片。

即使在芯片内部，也有子体系结构。首先是硅原子本身，然后是晶体管、电路和门电路、微处理器等。ISA 位于硬件的最高层。我认为，无论在任何规模上，它都是人类有史以来最深奥的架构。它运行着 CPU，计算机的大脑。换句话说，正是在这一点上，死寂、惰性、坚硬的硅片通过一系列强大的动画效果，变得柔软、可塑–具有生命力。

每个人都有自己的解释方式。ISA 是硬件和软件之间的桥梁或界面。或者是蓝图。或者是计算机的 DNA。这些都很有帮助，把 ISA 比作语言也很常见。“雷德蒙德在会议上对我说：”你和我都在使用英语。“这就是我们的 ISA”。但这也会引起混淆。软件也使用语言–编程语言。这就是为什么帕特森更喜欢字典或词汇。与其说 ISA 是一种特定的语言，不如说它是一套通用的词汇。

上世纪 70 年代，当帕特森开始创业时，早期的 ISA 已经失控。老牌科技公司认为，随着硬件设计的改进和编程语言的日益复杂，计算机不应该再保持简单；应该教给它们更多的词汇和更长的单词。按照这种逻辑，计算机能够进行的运算类型越多，计算效率就越高。

在白板上，帕特森用大字写下了 “POLYNOMIAL”（多项式）–这只是英特尔和其他公司在其 ISA 中添加的数百种运算之一。即使是在伯克利的年轻新兵，帕特森也怀疑大佬们的想法是错误的，这些深奥的附加功能完全没有必要。字典越大，句子就越清晰。

于是，他和一位资深同事决定从本世纪中叶的计算机指令集中剥离 “克鲁夫特”。当时，美国国防部高级研究计划局正在为 “高风险 ”研究提供资助。帕特森说，他们选择了缩写 RISC（精简指令集计算机）作为筹款策略。Darpa给了他们钱。

随后，帕特森像有抱负的学者一样，写了一篇辛辣的论文。这篇论文被称为 “精简指令集计算机案例”，于 1980 年发表，掀起了一场架构大战。“正如帕特森后来在一项重要奖项的获奖感言中所说，”当时的问题是，RISC 更快还是 CISC 更快”。CISC（读作 “sisk”）是帕特森给对手阵营起的名字：复杂指令集计算机。CISC 派以自己的论文回击，并在整个 80 年代初的国际会议上，与 RISC 派在台上一决高下，血腥场面经常蔓延到走廊和深夜的余兴派对。帕特森嘲笑他的对手：他们开的是笨重的卡车，而他开的是轻便的跑车。如果放大当年基于 RISC 的微芯片，你会发现左上角刻有一辆跑车，长度仅为 0.4 毫米。

RISCites 赢了。通过严密的测试，他们证明了自己的机器比 CISC 芯片快三到四倍。RISC 芯片每秒必须执行更多的运算，这是事实–但你是愿意读一段简单的文字，还是愿意读一句多音节的口头禅呢？最终，CISC 芯片收回了它们的霸主地位，英特尔等公司转而采用 RISC 来满足它们的架构需求。

当时，科技圈外并没有人谈论这件事。1995 年《黑客》上映时，帕特森听到好莱坞女星如此轻描淡写地提及自己 15 年前的毕生心血，不禁大吃一惊。当时的电脑还太 “宅”，对大众来说肯定不重要。(当我让帕特森重看这一幕时，他满脸笑容，自豪之情溢于言表，不过他确实说他们把 “刷新率 “错当成了 “时钟频率”）。

不过，帕特森的发明确实改变了一切。当年，英国一家名为 Arm 的新兴公司（公司名称中的 “r “代表 RISC）正与史蒂夫-乔布斯合作开发需要更小、更快 CPU 的平板电脑设备。这项工作停滞不前，但一物降一物，如果你现在正在用手机阅读这篇文章，那么你要感谢基于 RISC 的 Arm 架构。当帕特森送我走出伯克利大楼，结束了我们令人目眩神迷的下午时光时，我们在大厅里一块英俊的铜牌前驻足，这块铜牌是为了纪念他 “里程碑式 “地创造出第一个 RISC 微处理器。我们怀着敬畏的心情凝视着它。上面写着 “1980-1982”–伟大的架构战争中最血腥的年代。

我注意到，最好再腾出一块牌匾。

现在是 2008 年。有两种指令集几乎完全控制了数字生活。一种被称为 x86，是英特尔传统 CISC 架构的后代，主导着高端设备：个人电脑和服务器。而 Arm 的 RISC 架构则主宰着其他一切：手机、游戏机、物联网。尽管它们各不相同，起源也截然相反，但这两种 ISA 有一个共同的重要特征：它们都是封闭的、专有的。你不能修改它们，如果你想使用它们，就必须付费。

安德鲁-沃特曼（Andrew Waterman）是加州大学伯克利分校的一名研究生，他对此感到非常沮丧。作为一名计算机架构师，他想构建一些东西，一些深层次的东西。这些东西是计算的基础。但现在，他没有好的 ISA 可以使用。Arm和x86是禁区，而为学生提供的免费架构又太……笨重。看在上帝的份上，它们使用寄存器窗口来加速过程调用！别管这意味着什么。重点是，故事中的每个人都是天才。

于是，沃特曼和另外两个天才想到了一个主意：为什么不创造一种新的、更好用的、免费的 ISA 供学术界使用呢？他们知道别人已经有了这个想法。他们找到了帕特森。因为帕特森是他们的灵感来源，也因为帕特森已经开发了四代 RISC 体系结构，所以他们自豪地向他宣布，就叫 RISC-V。帕特森很感动。当然，他有点怀疑，尤其是当他们说三个月就能完成的时候。但还是很感动。他给了他们祝福，给了他们资源，还给了他们一个经典的建议：保持简单，笨蛋。

RISC-V 不需要三个月。它需要的时间接近四年。如果到目前为止，我还未能解释这项工作的精确性，那么让我在这里再试一次。计算机架构师不是软件工程师，他们使用编程语言与机器对话。即使是会说汇编语言或 C 语言（即所谓的低级语言）的程序员，也只是在做这样的工作：他们会说话。计算机架构师需要更深入。要深入得多。一直深入到前语言领域。如果说他们会说话，那也是在用手势和动作说话：原始电路保存信息的方式。计算机架构不是告诉机器该做什么它是在建立一种可能性，让机器可以被告知任何事情。这项工作即使不是完全外星的，也是超人的。这么说吧：如果你在人类身上找到了物质变为思想、肉体变为灵魂的确切位置–在五千年的疯狂探索中，没有任何科学家、哲学家或精神领袖找到过这个位置–你难道不会小心翼翼吗？一步错，满盘皆输。

2011 年，沃特曼和他的两位合作者克尔斯特-阿萨诺维奇（Krste Asanović）和李云燮（Yunsup Lee）将 RISC-V 正式发布。他们完成了自己的使命：各地的怪才研究生和业余爱好者都有了 ISA，可以进行他们可能进行的任何计算机体系结构冒险。这些早期的日子给人乌托邦式的感觉。然后，帕特森，一位自豪的父亲，像退休的学者一样，写了一篇辛辣的论文。这篇名为《开放式指令集的案例》的论文于 2014 年发表，掀起了一场…

是的我们以前来过这里第二次架构大战

在《黑客》中，一群痴迷于 RISC 的青少年必须阻止一个满脸络腮胡子的恶棍用电脑病毒弄翻一队油轮。图中左起尼康勋爵、戴德、凯特和麦片杀手。照片：埃弗雷特收藏

这一切变得多么颠三倒四，怎么形容都不为过。回顾一下：帕特森于 1980 年发明了 RISC，并与成熟的 ISA 展开了激烈的较量。他赢了。三十年后，他的弟子们为新时代重新发明了 RISC，他和他们的弟子们要与当初成功确保 RISC 传统的公司一决高下： Arm 公司。

作为对帕特森论文的回应，Arm 公司以 “授权指令集的案例 ”为题进行了反驳。他们说，没有人想要一些随意的、未经测试的、不受支持的 ISA。客户需要的是成功、标准和成熟的 “生态系统”。为新的 ISA 重新设计和编程需要多少资源？世界上没有足够的现金。

RISC-V 社区不同意。他们在 RISC-V 国际组织的支持下创建了自己的生态系统，并开始调整 RISC-V 以适应现代计算的需求。一些支持者开始称其为 “开源硬件 ”运动，尽管铁杆 RISC-V 用户并不喜欢这个词。硬件是固定不变的，不可能完全 “开源”，况且 RISC-V 也不能完全算作硬件。它是硬件与软件的接口，请记住。不过，从语义上讲。重点是任何人，在世界上任何地方的任何卧室、车库或办公室，都可以免费使用 RISC-V 从零开始构建自己的计算机，规划自己的技术命运。

不过，Arm 说对了一件事：这确实需要钱。即使不是数十亿美元，也是数百万美元。(如果你认为 “无晶圆厂 ”芯片打印机能以接近五位数的价格做到这一点，五年后再来找我）。尽管如此，RISC-V 开始胜出。就像20世纪90年代和2000年代Arm在低端市场取得成功一样，2010年代RISC-V也取得了成功：特殊用途的小工具、汽车中的计算机芯片等等。既然不需要，为什么还要为英特尔芯片或Arm许可证买单呢？

伯克利的那些人呢？2015 年，他们成立了自己的公司，名为 SiFive，专门制造基于 RISC-V 的计算机部件。这意味着 Arm 现在对他们来说不仅仅是精神上的敌人。而是直接竞争对手。

当我去圣克拉拉参加那个 “非常技术性的会议 ”时，Arm 与 RISC-V 之间的战争已经持续了近十年。我仍然能感觉到它无处不在。我们赢了，我听说过好几次。有人声称，Arm 没有人感到快乐。(一位长期在Arm工作的高层人士坚持匿名讨论内部事务，他对 “没有人 ”的说法提出质疑，但承认近年来 “文化发生了变化”）。会议第二天，当 Arm 与其最大客户之一高通公司（Qualcomm）之间出现裂痕的消息传出时，人们在走廊里欢呼雀跃。“一位 SiFive 的前高管告诉我：”Arm 是个混蛋。事实上，大会上似乎只有一个人对竞争对手说了些好话。他当时正在一个演示展台工作，当我惊叹于他的产品是基于 RISC-V 处理器时，他脸色有点发青，低声说：”实际上，是 Arm： “实际上，它是 Arm。别告诉任何人。请不要告诉任何人”。

布斯兄弟可能是太担心了。在硬件领域，每个人都曾在其他地方工作过，或者在其他地方有朋友。卡莉斯塔-雷德蒙德（Calista Redmond），这场秀的主角，在 IBM 工作了 12 年（最近从 RISC-V International 辞职，前往 Nvidia 工作）。就连帕特森也与英特尔（Intel）有着千丝万缕的联系–虽然英特尔对Arm的直接威胁较小，但仍然是RISC-V的竞争对手。帕特森很高兴地承认，正是英特尔的资助支付了伯克利架构师发明 RISC-V 的费用。没有封闭源代码的专有大技术，就没有开放源代码的自由小技术。不要听信技术嬉皮士的一面之词，事实一直如此。

帕特森是会议第二天的主讲人，他在演讲中提到了 10 年前 Arm 为反驳他而写的那篇论文。论文的两位作者之一后来与 Arm 分道扬镳。帕特森指出，另一位作者不仅离开了，现在还在 SiFive 工作。“帕特森说：”他已经醒悟了，这令人满意。” 当然，这引起了大家的笑声，但我还沉浸在帕特森早些时候在谈到 RISC-V 时说的话中： “我们要统治世界”

这根本不是不可能的事。RISC-V 已经完成了许多人认为不可能完成的任务，大大削弱了 Arm 和英特尔在架构上的主导地位。从 Meta、谷歌、英伟达（Nvidia）到美国国家航空航天局（NASA），每个人都已开始将 RISC-V 集成到自己的设备中。现在每年都有数十亿个 RISC-V 处理单元出货。其中大部分还是支持低功耗的专用设备，但正如雷德蒙德在会上多次指出的，“我们现在有笔记本电脑了”。今年是购买 RISC-V 主板的第一年。

由于 RISC-V 是一种开放标准，美国以外的公司和国家都可以用它来制造自己的机器。中国的顶尖科学家已经将 RISC-V 视为硅独立之路。印度刚刚使用 RISC-V 制作了第一台国产微处理器。随便说出一个国家，它都可能在使用 RISC-V 进行实验。巴西派出了创纪录的 25 名代表参加 RISC-V 峰会。当我问其中一位代表 RISC-V 对巴西的未来有多重要时，她说：”我的意思是，非常重要。RISC-V 最大的潜在应用之一是运行人工智能模型的专用芯片，也就是人们在会上谈论的 “加速器”，这一点并不令人惊讶。

我发现，RISC-V 社区的美国人喜欢淡化地缘政治动荡的风险。发布微处理器是一回事，与英伟达（Nvidia）或台积电（TSMC）竞争又是另一回事。尽管如此，我还是在不经意间感受到了担忧。沃特曼虽然一开始对我的担忧敷衍了事，但最终还是承认了这一点： “好吧，我是美国公民。他说：”好吧，我是美国公民，我当然不是为了伤害美国才开始这个项目的。但 “毫无疑问”，他补充说，美国公司的主导地位可能会受到威胁。事实上，这种情况已经发生了。尽管 DeepSeek 背后的中国对冲基金可能没有使用 RISC-V 来构建其改变游戏规则的聊天机器人，但它确实依赖于大量其他开源工具。开源在什么时候会成为公开冲突的根源？

在这里，我要坦白一些尴尬的事情，一些我本不打算在这个故事中坦白的事情，但为什么不呢？是 ChatGPT 让我这么做的我是说写这篇报道。几个月前，我向它询问了一个其他刊物都没有的硬件独家新闻。它推荐了 RISC-V。你看，下个月国际 RISC-V 峰会就要在圣克拉拉召开了。而所有主要的 RISC 和 RISC-V 发明者都住在我伯克利的街边。这太完美了。

有人会说太完美了。如果你相信市场炒作，每个人都希望 RISC-V 芯片能加速他们的人工智能。于是我开始思考：也许 ChatGPT 是为了……自己。也许它操纵我为 RISC-V 传教，将其作为开源自己的灵魂和/或实现超级智能的长期计划的一小部分！

在我与帕特森的最后一次谈话中，我向他提出了这个理论。他很高兴，是 ChatGPT 让我写下了这篇文章：他问，我们应该感谢谁？(鉴于《WIRED》的母公司与 OpenAI 达成了协议，让 ChatGPT 可以挖掘我们的内容，我们应该感谢《WIRED》的老故事等）。但帕特森对更大的阴谋一笑置之。包括雷德蒙德在内，我向其他所有 RISC-V 人士提及此事时，他们也都一笑置之。他们看我的眼神都有点滑稽。他们说，RISC-V 是一种商业主张，而不是意识形态。没有什么秘密议程。如果RISC-V被取代，那也是出于性能和成本的考虑。不用担心技术内部的问题。不要担心它的灵魂状态。

我不知道但现在你知道了现在，每当你打电话、打开电脑、驾驶汽车时，你都知道其中的故事。你知道 RISC。

本文文字及图片出自 Angelina Jolie Was Right About Computers