技术文章—保卫计算机架构的新黄金时代

　　RISC-V社区正在转向一个全新的安全创新平台，以期凭借出色的简便性最大程度地减少攻击面，同时让设计者能够自行评估开源架构的安全性。RISC-V平台及其安全协议栈可助力开发人员打造全新的解决方案，从而在如今互连设备激增犹如“蛮荒西部”一般的环境中抵御像Meltdown（熔毁）和Spectre（幽灵）这类难以规避的漏洞。

　　在2018年6月举办的第45届计算机架构国际研讨会上，计算机先驱David Patterson和John Hennessy在他们的图灵讲座中介绍了“计算机架构的新黄金时代”。他们描述的黄金时代包含以下四个要素：

　　RISC-V（读作“risk-5”）采用极具吸引力的开源指令集架构，可推动域特定的架构实现快速发展并提高该领域的投入，同时，它也成为了处理器安全性的重心。

　　这里介绍一些背景信息，自2014年12月起，Microchip的现场可编程门阵列（FPGA）业务部门一直致力于推广RISC-V。我们对RISC-V及其潜在能力的关注涉及多个层面，包括自由创新、掌控旗下处理器产品的未来发展以及降低成本。 这些层面属于内在因素，能够帮助我们凸显差异化，从而在市场竞争中脱颖而出。对我们而言，RISC-V还意味着一个全面把握处理器安全性的代际机遇。全面把握处理器安全性是一个协作性的外在层面，能够让全球顶级安全专家有机会开展合作，携手攻克大家共同面临的计算机安全问题。

　　我们在全面把握FPGA安全性的过程中能够获得丰富的经验，这有助于我们深入了解计算中存在的硬件安全威胁，同时应对业界在寻求这些威胁的解决方案过程中所面临的挑战。我们早在2008年就开始深入研究FPGA安全性，然后在2012年推出首款采用集成处理器子系统的FPGA并开始实现盈利。当时，为了让客户能够构建安全应用，我们需要创建一种从基础安全硬件开始的分层方法。这样，我们便可构建一个可实现设计安全或IP保护的层，随后客户可以依托该层建立应用层。在这一过程中，我们发现了边信道攻击的问题，例如可以轻松提取密钥的差分功耗分析（DPA）。我们因此成为了惟一部署由CRI（已被Rambus收购）提供的DPA对策的FPGA供应商。

　　之后，我们将在FPGA安全性方面的经验应用到了处理器安全状态上。结果发现，在几十年前处理器安全性尚未引起市场关注之时，处理器的基础硬件层就已经建立。当时的指令集架构（ISA）通过对脆弱的系统进行不完善的修补来应对安全计算不断增长的需求。我们当然也敏锐地意识到边信道的问题，尤其是微架构边信道问题，因为通过这些边信道，可以利用编程人员已屏蔽的处理器实现功能来泄漏信息。随着Spectre和Meltdown漏洞的公布，整个计算行业开始意识到微架构边信道问题带来的威胁，因此亟需重建计算机架构的硬件基础。

　　正如我所指出的那样，我们立即发现了RISC-V作为重建计算硬件基础平台的潜力，而发现者并非只有我们。在最早的一场RISC-V专题研讨会上，LowRISC和Shakti处理器项目组发表了以安全性为主要内容的演讲，自此之后，安全性一直是RISC-V的重要主题。这两个示例重点说明了RISC-V支持的协作范围。Shakti处理器项目由印度政府提供资助，对一些国家/地区而言，这是使用RISC-V赢得某种技术独立的一次良机，而LowRISC则由快速发展的开源硬件运动提供支持。RISC-V行业的活动在不断增加，安全相关的内容也随之快速增长，在2018年12月的首届RISC-V峰会中，55场会议中有13场涉及到安全性。

　　除了成为整个安全性会议的焦点之外，还有很多迹象表明，RISC-V ISA正在成为处理器安全性的重心。

　　DARPA正不断投资于RISC-V和安全性，并选择RISC-V作为其硬件集成系统安全（SSITH）计划的评估平台。

　　在RISC-V基金会，有超过30个成员拥有安全RISC-V产品，或者在为安全工作组做贡献。

　　基金会有两个技术工作组（加密和可信执行环境）正致力于创建RISC-V ISA扩展。

　　RISC-V基金会设立了安全性常务委员会，负责确认和协调多个方面的安全相关活动，包括将RISC-V作为理想的安全工具进行推广，以及就物联网（IoT）和嵌入式设备的最佳安全实践达成共识。

　　有30多个RISC-V基金会的成员拥有安全产品，或者参与了由基金会推动的安全活动。（由RISC-V基金会提供）

　　基金会安全常务委员会最显著的贡献是演讲人计划。基金会内部和外部的演讲人每月一次受邀就安全相关的各种主题发表演讲。来自Data61的一位演讲人Gernot Heiser提供了一个框架，此框架有可能指出RISC-V计算机安全性范例的呈现方式。Gernot和他在Data61的同事在早些时候对微架构边信道进行了深入研究，并于2016年撰写了一篇论文（A Survey of Microarchitectural Timing Attacks and Countermeasures on Contemporary Hardware）来描述基于攻击的分类法。

　　他们提出了一种称为“扩充”指令集架构（aISA）的抽象概念，可将软硬件之间的协议扩展到传统ISA以外，作为对比，传统ISA有意将时间和微架构的所有概念抽象化。相比之下，aISA加入了一些机制，允许应用程序二进制接口（ABI）对处理器系统的微架构状态施加更多控制。例如，这可能包含高速缓存刷新或分支预测逻辑运算，以提供针对高速缓存时序信道这类威胁的安全保障。

　　在我们定义并实现aISA后，就有机会创建我提到的RISC-V安全协议栈，这种协议栈起源于正式指定的协议栈要素的已正式验证实现中。该协议栈从硬件和基础ISA开始，一直扩展到实现aISA的层。而其中最重要的是安全微内核，它现在可以通过aISA访问微架构状态，并且能够实施抵御微架构边信道攻击的对策。

　　RISC-V革命已经开始，社区最初意识到的诸多未来可能已经变为现实，包括重建计算机安全的基础。Microchip与RISC-V基金会的成员合作，致力于推动这项技术的发展，我们对此深感自豪，而在RISC-V产品领域的领导地位和未来前景同样令我们骄傲。我们期待与社区深化合作创新，充分利用当前面临的代际机遇。

　　Ted Speers是Microchip的技术研究员，负责为低能耗、安全、可靠的FPGA和SoC FPGA定义发展路线年加入Microsemi（已被Microchip收购），负责过程工程和产品工程，之后于2003年开始担任现职。Ted是35项美国专利的共同发明人。在加入Microsemi之前，他就职于LSI Logic。他拥有康奈尔大学化学工程学士学位。自2016年成立以来，Ted一直是RISC-V基金会董事会的成员。关键字：RISC-V引用地址：技术文章—保卫计算机架构的新黄金时代

　　本文编译自Venture Beat SiFive日前宣布，它正在为基于RISC-V处理器打造一款Linux 个人电脑平台。这可能被视为对基于英特尔、AMD、苹果或Arm设计的计算机的挑战，但业界巨头们还不必对此恐惧。 HiFive Unmatched——这是一款基于Linux的PC机的原型设计，它使用了RISC-V处理器。目前，这些PC是早期试用版，最有可能的目标是爱好者和工程师，他们可能会在第四季度以665美元的价格发售。 在Linley-Fall处理器大会上，SiFive首席技术官Yunsup-Lee谈到了公司新的发展。Lee介绍说，公司的HiFive开发板允许RISC-V开发人员为他们的平台创建所需的软件。SiF

　　野心勃勃 /

　　日前乐鑫宣布推出ESP32-C6和ESP32-P4，都采用了RISC-V内核。 ESP32-C6 ESP32-C6 拥有一个用于高性能的 160MHz RISC-V 内核和用于节能的 20MHz RISC-V 处理器，并具有320kByte ROM，512kbyte RAM以及外部闪存。 集成了用于 2.4GHz Wi-Fi 6 和蓝牙 5 (LE) 以及 802.15.4 LR-WPAN协议的收发器。 “ESP32-C6 支持 IEEE 802.15.4 和 Wi-Fi、蓝牙5，使客户能够构建符合 Matter 标准的 Wi-Fi 端点设备和 Thread 端点设备，从而实现互操作性智能家居设备。”该公司表示。“

　　万物变化的世界很有趣。以计算机公司为例，有些（例如 IBM）似乎已经永远存在，而且它们似乎也注定会永远存在。但有些存在和消失的速度飞快，以至于大多数人甚至从一开始就没有意识到它们的存在。还有一些公司是突然涌现的。 以 MIPS 为例，如果我参加一个技术会议并宣布“MIPS 回来了！” 一半的人会说，“我甚至不知道他们已经走了”，而另一半人会回答，“MIPS 谁？” MIPS 是精简指令集计算机 (RISC) 架构的先驱之一。 在 RISC 之前，计算机基于复杂指令集计算机 (CISC) 架构。 最简单的解释是，一条指令可以在 CISC 机器中执行一系列低级操作。 CISC 支持者提倡的一些优点是程序具有更高的代码密度和更小

　　重生吗？ /

　　硅谷的 Wave Computing 周二表示，今年将推出两款使用 RISC-V 架构的新微处理器设计，因为它淘汰了曾经流行的 MIPS 架构。 此举为开放标准指令集架构 RISC-V 的增长势头增添了动力，RISC-V是英国 Arm 的专有架构的新兴竞争对手。RISC-V的日益普及很大程度上归功于其免费和开放标准的性质。它也因其帮助中国建立自己的半导体产业的潜力而受到关注，因为基于该架构开发技术的中国公司可以免受美国出口管制的影响。 Wave 的 MIPS 架构由斯坦福大学教授 John Hennessy开发，其目前为Alphabet的现任董事长，MIPS如今已超过35年历史。它已经落后于Arm 架构，以及x86 架构，

　　“中国芯应走第三条路 。”8月24日，倪光南院士在2022 RISC-V中国峰会致辞中表示：目前，主流CPU市场仍被X86、ARM架构垄断，但新兴的开源指令集RISC-V将为我国芯片产业发展提供新机遇，如果抓住机会，就有可能在CPU核心技术上掌握主动权。 诞生于2010年的RISC-V，是一个基于精简指令集（RISC）原则的开源架构，是ARM和x86架构之外规模最大的CPU架构，同时也是国内自主研发芯片的主攻架构之一。 在地缘政治影响全球经济的当下，芯片自主重要性不言而喻。本月，美国总统拜登本正式签署了《芯片与科学法案2022》undefined其中明确规定获得美方补助的企业十年内不得与中国或其他令美国担忧的国家进行任何重

　　IAR Systems专业的开发工具IAR Embedded Workbench for RISC-V现已能够支持Codasip的低功耗嵌入式处理器 瑞典乌普萨拉和德国慕尼黑——2021年12月1日——全球领先的嵌入式开发软件工具和服务供应商IAR Systems®，以及领先的定制化RISC-V处理器半导体知识产权（IP）内核供应商Codasip®今日联合宣布：双方建立合作伙伴关系，携手支持其共同客户创建基于RISC-V的低功耗嵌入式应用。本发布之后，IAR Embedded Workbench® for RISC-V 2.11版本现可支持Codasip的L30和L50处理器。L30和L50这两款处理器是Codasip提供的小

　　的低功耗应用 /

　　翻译自——Semiwiki， Bernard Murphy 概要 RISC-V的开源性对未来的设计产生了深远的影响，但作为处理器IP龙头企业Arm来说，他们要为客户的需求着想，建立一个更加灵活多功能的模式。DesignStart能够让用户感受到如同RISC-V一样的灵活性，根据你自己的要求使用他们的软件和IP，但这是有偿的。 毫无疑问，RISC-V产生了很大的影响，确信有很多新设计频频出现，特别是在成本极具竞争力或处理器要求额外的差异化领域。恐怕这不会对Arm的业务产生实质性的影响，而只会对媒体产生影响。要取代一个如此规模的生态系统，以及市场对Arm产品的信心，需要很长时间。我们不清楚在可预见的未来取代Arm是否有意

　　亮点: 晶心科技与Arteris的合作旨在支持共同客户越来越多地采用RISC-V SoC。 专注于基于RISC-V的高性能/低功耗设计，涉及消费电子、通信、工业应用和AI等广泛市场。 此次合作展示了与领先的晶心RISC-V处理器IP和Arteris芯片互连IP的集成和优化解决方案。 加利福尼亚州 坎贝尔 – 2024 年 5月 21 日 – Arteris, Inc. 是一家领先的系统 IP 供应商，致力于加速片上系统（SoC）的创建，晶心科技是RISC-V International组织的创始成员和主要成员，也是高性能/低功耗RISC-V处理器IP的领先供应商， 今天宣布双方建立合作伙伴关系，以推进面向人工智能、

　　处理器入门与实战

　　直播回放：Microchip 在 RISC-V 应用中实现 MultiZone™ 安全性

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