前沿與後摩爾時代

開放指令集架構(an open ISA)

指令集架構(ISA)是軟體與硬體之間的合約——處理器承諾要聽懂的命令詞彙表,像是「把這兩個數字相加」或「跳到這裡」。數十年來,重要的 ISA 都像鎖在公司金庫裡的食譜一樣被擁有:x86 屬於 Intel 與 AMD,Arm 則按它的條件收費授權它的 ISA。想造一顆能跑那些軟體的晶片,你得付錢並遵守擁有者的規矩。「開放指令集架構」打破了這個模式:詞彙本身被當成免費的公開標準發布,任何人都能實作,不必付授權費、也不必徵求許可。

在這裡務必精確界定「開放」是什麼、不是什麼。開放 ISA 是一份開放的規格——一份任何人都能閱讀並據以造晶片的文件——不一定是開源硬體。你仍然自己設計實體晶片,那可以是看守得很嚴的商業機密;免費的是那份約定好的指令清單以及它們的行為。可以把它想成西洋棋的規則:規則是公開且免費供任何人遵循的,但你拿來賣的那套手工雕刻的精美棋具,完全是你自己的作品。開放 ISA 讓一家新創、一所大學或一項國家計畫,不必跟守門人談合約就能造出相容的處理器。

為什麼這會重塑整個產業?因為 ISA 一直是一道收費關卡。當一家公司擁有每個程式所用的詞彙,這家公司就對「誰能來競爭」握有巨大權力。開放 ISA 拆掉了這道收費關卡:它讓眾多獨立設計者在同一套軟體基礎上創新、讓研究者自由實驗、也讓各國能追求晶片而不必仰賴外國授權方。旗艦範例是 RISC-V,而開放模式也是為什麼開放 ISA 能以單一擁有者可能會抗拒的方式做到模組化與可擴展——任何人都能為新型工作提出並加入可選的擴展。

一個大學研究團隊想造一顆實驗性處理器,為某個自訂演算法加上一條新指令。用 x86 或 Arm,他們得取得授權,而且可能根本不被允許更動 ISA。用像 RISC-V 這樣的開放 ISA,他們下載免費的規格,實作基礎指令再加上自己可選的擴展,然後把晶片送去製造——沒有合約、沒有費用。

開放指的是規格可以免費實作,並不是說你的實體晶片設計必須無償公開。

開放 ISA(已發布的規格)和開源晶片設計不是同一回事。你可以造一顆完全專有、保密的晶片來實作某個開放 ISA——開放性在於軟體看到的那份合約,不一定在於你出貨的矽晶片本身。

又称
open instruction setopen standard ISAfree ISA開放指令集開放標準指令集