近日，网络上出现对RISC-V与开源处理器存在误读的文章，让一些读者产生困惑。本文将对处理器的指令集、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，希望能帮助广大读者更好地理解开源处理器。以下为几个要点：
指令集规范（Specification）和处理器实现（Implementation）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（open and free），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Berkeley开发的Rocket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910、芯来N200核与优矽渭河WH-32核等）。（详见第三节）

什么是指令集，指令集有什么作用？
指令集（ISA）：指令集是软件和硬件之间的接口，是一套标准规范（以文档的形式发布），并不具备实体，我们可以根据这套规范去设计处理器芯片和对应的软件系统，并最终形成产品。常见指令集如x86（常见于桌面和服务器）、ARM（常见于移动嵌入式、手机平板等）、RISC-V（异军突起的开放指令集）等[4]。
软件和硬件的关系恰如螺母和螺钉。
把软件看做是螺母，硬件看做螺钉，那么指令集（ISA）就是螺母和螺钉之间对接的尺寸规范。螺母和螺钉都按照相同的尺寸（也就是同一个规范)去设计，即使是由不同的厂商来生产，也可以保证最终所有的螺母都能拧到螺钉上。
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。
根据一份指令集规范，设计一款处理器，其上可以运行同样遵循该指令集规范所编写的软件代码。故而，我们在提到指令集的时候，有时候也指的是其背后的整个软硬件生态系统，包括外围芯片、操作系统、编译器和诸多应用软件（浏览器、游戏软件等）。事实证明，每一种芯片在市场竞争中要取得成功，很大程度上取决于其生态系统。

一个处理器芯片包含了三个层次：指令集(ISA)、微结构设计、产品。
指令集(ISA)，是规范标准(Specification)，常用一本书或几张纸来记录描述；
微结构设计，也常被称为处理器实现(Implementation)，是对具体实现，对应的是一种设计方法及其源代码；
产品，是微架构设计的实例化，比如华为基于ARM指令集和Cotex-A76微架构，设计了麒麟990这款芯片。

指令集标准与架构设计都分为三类：
开放免费（Open & Free）、可授权（Licensiable）、封闭（Closed）。
Intel/AMD 就属于X86封闭指令集+封闭设计，
ARM属于可授权指令集+可授权设计，但要获得授权价格不菲。
RISC-V为全世界提供了开放免费指令集+开放免费设计的选择。
需要强调的是RISC-V本身是一种开放的标准规范，谁都可以基于这些标准来实现自己的处理器。
但 开放免费的指令集(RISC-V)也包含了三种模式的微架构设计[5]：
开源模式，Berkeley的Rocket Chip、剑桥大学的lowRISC、蜂鸟E203等RISC-V核将RTL级源码也开源 ；
授权模式，SiFive公司、晶心科技Andes、阿里平头哥的RISC-V核，是可以被授权给第三方使用，但不开源RTL级源码 ；
封闭模式，Google、NVIDIA等企业在内部大量使用RISC-V核作为MCU，但他们不对外开放IP以及源代码 。

一点补充，重要的事情再说三遍：
指令集 规范（Specification）与处理器实现（Implementation）是两个不同层面的概念！
指令集 规范（Specification）与处理器实现（Implementation）是两个不同层面的概念！
指令集 规范（Specification）与处理器实现（Implementation）是两个不同层面的概念！
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：Yes、No、Yes、Yes、Yes、No、Yes
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。

作者：包云岗
来源：知乎

补充一句：
正规的用法：
架构（architecture）是 指令集架构的简称(ISA: instruction system architecture）。
主要内容 是指令集的定义，还包括访存模型、 编程模型、 中断、寄存器定义等规范的定义。是一种标准、规范。
微架构（microarchitecture）是ISA的具体实现。一般对应硬件设计代码（RTL）。

这个问题要分开来看，当龙芯还在用MIPS指令集时，指令集就是没有技术含量的，处理器实现都是核心技术。当龙芯弃用MIPS改用Loongarch时，指令集就是核心技术，是CPU是否自主的根本，采用ARM,X86,RISC-V等指令集的国产CPU都是买办。

很少有人会问“操作系统Syscall标准会不会被卡”、“C语言语法会不会被卡”、“SQL语言标准会不会被卡”，因为大家理解了在这些领域里标准和实现的区别。
而对于处理器指令集，还会需要一点时间来纠正大家的观念与认识。

RISC-V指令集规范，并不是指导如何造芯的细节，它只是指令集规范说明而已。
你只要遵守这个规范，就可以加入这个生态圈，大量的这个圈子的软件就可以运行。
就如大家都用HTML5规范，大家都可以用，但能造出解析HTML5的引擎的，现在主力的，只有谷歌与火狐。你也可以造一个用HTML5规范的浏览器，没人会处罚你，因为HTML5标准是公开的，开源的，随便用。
但是，HTML5规范，你没有权利修改，它有一个审核单位，只有会员？才有资格讨论修改。
围绕着HTML5就会产生一个生态圈，
那我自己造一个XML99规范，可以不可以？可以，但没人会用它，没人会用，
你造出来，浪费钱，没人用，一个玩具，有何意义？
计算机世界，有很多规划协议，大部分是开源的，随便用，但你不一定有修改权。
RV也是一样的。指令接口规范随便用，连私有指令也可以添加，但总的规范修改权你没有。
但你可以参考与修改RV，用它造芯，但你这个新规范，就不能称为RV了。
正因为RV有一个规范，所以，也不会产生所谓的碎片化问题。
X86或ARM指令却不能随便用，因为它的版权是私有的，不是开源的。
指令集是软件生态的载体。
龙芯想造一个LA生态，可行，但需要时间，没十年二十年长期的投入与坚持是不可能的。
仅靠什么二进制虚拟翻译，是不行的。

这个帖子比较客观，比隔壁动不动以指令集划分自主阵营不知高到哪里去了

龙芯官方从来没有说过指令集没有技术含量。龙芯最初对于这个问题的解释是因为网上一群人认为龙芯用了MIPS是不自主可控（这一点在还希望各位认识到x86和MIPS这两个指令集在授权使用上有很大的不同，x86可能还要吃官司），龙芯对这的解释和包教授的基本是差不多，即指令集是一种规范。

关于指令集还和微架构问题的争论网上已经讨论的够多的了。基于国外的指令集，自主设计微架构是有一定的自主性的，但程度上比不上现在的申威和龙芯。这一点上我想不会有人否定吧。在使用国外指令集里，使用x86是最有问题的，x86控制在两个美国私企手上，三方修改的可能性很低，并且指令集在一定程度上是会影响到微架构的设计思想的，第三方设计公司很难跳出这个无形的框框。就好比当兆新的工程师在一定程度的理解后，发现要增加一个更高效操作指令时，intel会同意吗？，增加的这个指令会得到微软的支持吗？这两可都是美国的公司。这几年的斗争美国公司占哪边不需要细说了吧。

包老师，实事求是

新闻上讲RV是ARM强劲的对手，
评论顶的最多的是一条：RV很危险，会被美国封，与ARM一样，大家都用LA，如何如何。
====
很多人的认识就是这样，根本不懂，美国人封不封的，与你用什么指令集有何相干。
你就是用上LA，它照样封你，它禁止的是产品，根本不跟你讲道理。
就如美国人封华为，华为换鸿蒙，华为用上鸿蒙，华为就能在美国上市卖？
美国人管控的是谷歌公司，谷歌能管控的是谷歌服务，不是开源的安卓。
产品硬件可以不卖给你，我们得按一定的规格自己造，这才是国产芯片。
而开源的，源代码或规范，或标准，怎么封？怎么禁？
硬要将硬件与软的规范混在一起，怕美国人封？
真是搞笑，RV能被封？美国人一封，中国人就不能用了？
照这个逻辑，linux也能封，gcc也能封，llvm也能封，
你看LA还向它们推补丁呢，LA这不是资敌吗，哈哈。
头难发热，都没有思考能力，倪光南，工程院院士都说可以，你们不想用大脑思考，
那你们也可以让有思考能力的大佬来决定好了。
至于说，与其给RV添加砖瓦，我们不如自己搞LA，
这两个不矛盾，要是这么容易，我们早就解决了。
事实是不行呀，不行的话，那就先参与。