苹果入局，能否补齐RISC-V的短板？

分享于 2021-09-07 10:39:49

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指令 RISC-V 向量 SIMD 苹果 NEON

苹果最近开始了RISC-V工程师的招聘，作为ARM架构的拥趸，苹果也要开始做两手准备了。

目前ARM可能将被NVIDIA收购，虽然NVIDIA一再保证，ARM会独立运行，但是作为CPU架构应用方，多留一手还是非常有必要的。

苹果的RISC-V招聘需求里面描述，搞RISC-V是为了支持机器学习、视觉算法、信号和视频处理等方面的必要计算。通过紧密集成软件和硬件，推动底层计算的技术水平，最后达到高能效和高性能。

目前苹果有包括 iOS、macOS、watchOS 和 tvOS 的各种嵌入式子系统。目前通过已有的信息综合来看，苹果的RISC-V将来大概率是用在的手表等智能穿戴设备上。

如何满足这些苹果设备对CPU处理能力的需求？

苹果在招聘中明确指出，应聘者应该具备RISC-V和 NEON的技术能力。

RISC-V和ARM的NEON，是不是有点奇怪。

RISC-V和NEON本身没有什么关系，一个是RISC-V指令系统，另一个是ARM的技术架构。

但是这个需求透露了苹果的野心，也暴露了目前RISC-V的短板，那就是RISC-V缺乏SIMD的指令集。

NEON是一种SIMD（单指令多数据）加速器处理器，作为ARM内核的一部分。这意味着在执行一条指令期间，最多可并行处理16个数据集。由于NEON内部存在并行性。它还可以并行执行单精度浮点（浮点）运算。NEON技术可加速多媒体和信号处理算法（如视频编码/解码、2D/3D 图形、游戏、音频和语音处理、图像处理技术、电话和声音合成。

GPU则是另一种SIMD架构，GPU内部基本上包含执行大量SIMD计算的核心。因此可以大大提高了图形性能能力。

但是，如果SIMD这么好用，为什么RISC-V放弃它并进行向量处理呢？

RISC-V虽然没有添加SIMD指令集扩展，但是添加了Vector指令集扩展。

自1978年以来，IA-32指令集已从80条增加到大约1400条，主要是由SIMD推动的。因此，x86和ARM的规范和手册非常庞大。

相反，最重要的RISC-V指令的概述可以在在一张双面纸上写完。

大道至简。

除此之外，RISC-V的设计者希望有一个实用的CPU指令集，简单有效，并且经典。而SIMD的指令，每隔几年就会有新的发展，变化很大，就会越来越臃肿。

这个是本质的区别。

RISC-V通过扩展Vector指令集，可以支持向量处理，从而可以作为一个向量处理器（VFP）来使用，即通过Vector指令集扩展实现高效的计算，可以有效应对如机器学习、计算器视觉、多媒体应用等。

RISC-V实现向量处理器（VFP），架构设计也更加精简，和现有CPU的深度流水线设计深度融合，并且资源可以重复利用，其编译的指令条目也比较少。

ARM的也有类似的机制，向量处理的VFP，这是是一种经典的浮点硬件加速器。它并不是SIMD。基本上它对一组输入执行一个操作并返回一个输出。它的目的是加快浮点计算。

向量处理器通过流水来增加性能，SIMD通过并行来增加性能。