RISC-V新规发布，防止碎片化并提升设计者效率
近日，risc-v international宣布了2022年的首批四项规格和扩展的批准，包括risc-v高效跟踪（e-trace）、risc-v主管二进制接口（sbi）、risc-v统一可扩展固件接口（uefi）规格，以及risc-v zmmul纯乘法扩展。其中，e-trace将加速基于risc-v的大型芯片系统设计，不仅提升了设计者的效率，也进一步提升了risc-v的适用范围。
图源：risc-v international
根据risc-v international的官方解读，e-trace是一种使用分支跟踪的高效处理器跟踪方法，非常适合调试从微型嵌入式设计到超强大计算机的任何类型的应用程序。e-trace指定了 risc-v 内核和编码器（或入口端口）之间的信号、压缩分支跟踪算法和封装压缩分支跟踪信息的数据包格式。
处理器跟踪技术一直以来都是risc-v相关企业比较重视的技术，比如ultrasoc一直在致力于做这方面的研究。早在2017年该公司就宣布推出业界首款支持risc-v的处理器跟踪技术，为处理器跟踪技术开发了一套规范，可支持基于开源risc-v架构的产品，该规范随后提供给了risc-v基金会（risc-v foundation），作为开源规范的一部分。作为risc-v的竞争者，arm也在持续优化各类型处理器的调试和跟踪功能，目的也是提升处理器的调试效率。
risc-v的首席技术官mark himelstein表示，“调试是芯片上最难做的事情之一，用于 risc-v 的 e-trace 创建了一种执行处理器跟踪的标准方法，这种方法非常高效，在嵌入式系统设计中特别有用。”
e-trace的主导者之一是picocom（比科奇），是一家为5g小基站设备商提供开放 ran标准的基带系统级芯片（soc）和运营商级可靠性的软件产品的半导体公司。picocom总部位于中国杭州，并在中国北京和英国bristol设有研发工程中心。该公司一直以来都是risc-v的拥护者，2020年就宣布5g小型蜂窝分布式单元（du）片上系统（soc）选择了andescore n25f risc-v 32位内核。
sbi在管理模式（s 模式或 vs 模式）下使用应用程序二进制接口，在硬件平台和操作系统内核之间构建了一个固件层，这种抽象让跨操作系统的功能实现拥有了通用平台。
在gitee上有关于risc-v 主管二进制接口 (sbi)更加具体的介绍，有几项推荐接口内容，包括在m模式下运营的特定平台的固件；在 s 模式或 hs 模式下运行的引导加载程序、管理程序或通用操作系统；在 hs 模式下运行的管理程序；在 vs 模式下运行的引导加载程序或通用操作系统。在具体内容中还包括支持的 sbi 版本、所需工具链、opensbi通用库代码执行平台、构建和安装参考平台静态库和固件、使用时间戳和编译器信息构建等相关文档。gitee上有明确标注，risc-v sbi 规范作为一个独立项目由 risc-v 基金会在github上维护。
risc-v sbi 规范的制定和批准由 rivos 的 atish patra 领导。rivos为risc-v初创企业，该公司团队领导者和工程师水平被称为是令人印象深刻的，很多具备大厂的豪华履历。近日，苹果公司专门起诉rivos挖走了能接触到苹果公司芯片机密的工程师，虽然是一个负面消息，但是也说明rivos公司人员的水平。
mark himelstein指出，“risc-v sbi为开发者提供了一个类似的关键资源。在所有risc-v实现中移植主管模式软件的能力，本质上允许开发者写一次代码，并在所有地方应用。”
uefi则是将现有的 uefi 标准引入 risc-v 平台。
uefi全称为unified extensible firmware interface，中文名为统一可扩展固件接口，定义了计算机操作系统和平台固件之间的接口规范。uefi 标准定义了一种可执行文件格式，所有的 uefi 固件都能够执行以这种格式编写的代码。risc-v作为开源指令集，推行uefi的好处便会更加明显。
himelstein讲到，“uefi 是任何系统的关键元素，在某些应用中，它可能会取代基本的 bios 软件。”
zmmul multiply only实现了需要乘法操作而不需要除法的低成本实现，是risc-v非特权规范的一部分。
能够看出，这一批新标准一方面提升了risc-v开发的效率，另一方面也是risc-v international防止risc-v碎片化的有效措施。risc-v是一个开源的指令集，其实也是一种规范，如果太过于杂散，应用程序之间的兼容性将大打折扣，不利于risc-v自身的发展。目前， risc-v international 正在努力制定各项标准性规范，尽可能地减少该架构的碎片化问题。
据悉，2021年risc-v international公布了代表40种扩展的16个规范，今年的预期目标会更多，不过risc-v international并不会盲目追求规范的数量和发布速度，将严格遵循讨论、开发、公开审查、冻结等标准流程，让所公布的规范都能够提高risc-v芯片以及相关应用的开发效率和兼容性。
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图源：risc-v international
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sbi在管理模式（s 模式或 vs 模式）下使用应用程序二进制接口，在硬件平台和操作系统内核之间构建了一个固件层，这种抽象让跨操作系统的功能实现拥有了通用平台。
在gitee上有关于risc-v 主管二进制接口 (sbi)更加具体的介绍，有几项推荐接口内容，包括在m模式下运营的特定平台的固件；在 s 模式或 hs 模式下运行的引导加载程序、管理程序或通用操作系统；在 hs 模式下运行的管理程序；在 vs 模式下运行的引导加载程序或通用操作系统。在具体内容中还包括支持的 sbi 版本、所需工具链、opensbi通用库代码执行平台、构建和安装参考平台静态库和固件、使用时间戳和编译器信息构建等相关文档。gitee上有明确标注，risc-v sbi 规范作为一个独立项目由 risc-v 基金会在github上维护。
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mark himelstein指出，“risc-v sbi为开发者提供了一个类似的关键资源。在所有risc-v实现中移植主管模式软件的能力，本质上允许开发者写一次代码，并在所有地方应用。”
uefi则是将现有的 uefi 标准引入 risc-v 平台。
uefi全称为unified extensible firmware interface，中文名为统一可扩展固件接口，定义了计算机操作系统和平台固件之间的接口规范。uefi 标准定义了一种可执行文件格式，所有的 uefi 固件都能够执行以这种格式编写的代码。risc-v作为开源指令集，推行uefi的好处便会更加明显。
himelstein讲到，“uefi 是任何系统的关键元素，在某些应用中，它可能会取代基本的 bios 软件。”
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能够看出，这一批新标准一方面提升了risc-v开发的效率，另一方面也是risc-v international防止risc-v碎片化的有效措施。risc-v是一个开源的指令集，其实也是一种规范，如果太过于杂散，应用程序之间的兼容性将大打折扣，不利于risc-v自身的发展。目前， risc-v international 正在努力制定各项标准性规范，尽可能地减少该架构的碎片化问题。
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