“中国方案写入国际RISC-V指令集标准”这条消息在圈子里传开的时候不少人的第一反应是终于等到了。过去几年RISC-V在国内的热度一直很高但热度高不等于话语权。很长一段时间里我们更多是开源架构的“使用者”和“追随者”在生态适配、应用落地层面发力真正能反哺到国际标准定义层面的东西并不多。所以当上海交大IPADS团队主导的指令集扩展方案被国际RISC-V标准组织接纳时这件事的意义就远超“发了一篇论文”或者“做了一款芯片”的范畴——它意味着中国的科研团队开始深度参与基础架构规则的制定而不只是被动适配规则。这篇内容我想从一个从业者的视角把这件事拆开聊透。包括RISC-V到底处在什么发展阶段、指令集扩展为什么是兵家必争之地、IPADS团队做的具体是什么以及这次标准化动作对国内做芯片、做编译器、做操作系统的团队分别意味着什么。1. 从“用架构”到“定架构”RISC-V标准背后的隐性战场1.1 指令集不是一堆指令是生态的地基很多不直接碰底层技术的读者可能会有一个误解指令集就是CPU能执行的那几百条指令的集合像是字典一样写完就固定了。实际上指令集的地位比这重要得多。它是硬件和软件之间的唯一契约。编译器把高级语言翻译成指令操作系统通过指令去管理硬件资源应用程序靠指令去驱动计算——所有这些环节都建立在这套契约之上。契约的扩展定义权决定了一个生态往哪个方向生长、能长多高。x86的指令集掌握在Intel和AMD手里虽然两家有交叉授权但总体是封闭的。ARM的指令集掌握在Arm公司手里对外授权但严格管控。而RISC-V的特殊之处在于它的基础指令集Base ISA是开源、免费、开放的任何人理论上都可以用它设计自己的CPU。但真正决定一个芯片能不能好用、能不能覆盖特定场景的往往不是基础指令集而是扩展指令集。1.2 扩展指令集才是真正的“兵家必争”举个最直观的例子。同样一颗RISC-V核心如果只支持基础整数指令RV32I或RV64I那它只能做简单的计算和控制。要跑Linux需要支持特权架构扩展要做浮点运算需要F、D等扩展要跑AI推理需要向量扩展V或者自定义的矩阵扩展要做安全启动需要加密相关扩展。也就是说扩展指令集定义了CPU的能力边界。谁主导了扩展指令集的标准谁就主导了某个领域的技术路径选择和生态发展方向。这也是为什么RISC-V国际基金会里各大公司都在积极参与各类扩展小组的工作——表面上是做技术实际上是在抢占标准生态位。1.3 一份提案如何变成国际标准有一点需要先澄清“被写入国际标准”不是一蹴而就的。RISC-V International有一套严谨的标准化流程一份扩展提案要经过多个阶段的评审和打磨才能最终进入正式标准。整个过程大体是先有人提出技术需求形成一份初步的技术提案Tech Proposal然后进入工作组讨论形成规范的草稿Spec Draft之后是公开审阅期收集来自全球会员的意见再经过架构审查、冻结、最终批准等环节。这个流程非常考验团队的长期投入。仅仅是完整走完流程往往就需要一年甚至数年的时间更不用说提案本身的技术含量——既要满足广泛的通用需求又要有足够的超前性还要能和现有的指令集扩展体系兼容衔接。能在这样的评审机制下被接纳说明提案本身质量很硬也说明团队在标准组织里已经有了足够的影响力和话语权。2. IPADS团队做了什么一次从“用指令集”到“改指令集”的能力跃迁2.1 IPADS是谁为什么会是它IPADSInstitute of Parallel and Distributed Systems是上海交大的并行与分布式系统研究所在操作系统、体系架构、系统安全等方向有很深的积累。懂行的人看到这里应该大致有感觉了做指令集扩展真正需要的正是操作系统和体系架构层面的底层功底。不是芯片设计团队单纯堆硬件而是要深刻理解软件如何消费这些指令、内存模型怎么设计、特权态怎么切分、中断和异常如何与之协同。IPADS做安全研究起家对底层管理机制的理解深度是国内少有的这让他们在推进指令集扩展的通用性与安全性设计时有了一套独特的理论支撑。这也解释了为什么是高校团队而不是商业公司来主导这个工作——商业公司更容易从自家产品需求出发设计扩展而高校团队更有条件从通用性和长期演进的角度做取舍。RISC-V International在评审这类提案时往往也更看重这种“通用生态价值”导向。2.2 聚焦“系统安全”这条路选得很聪明从已有信息来看IPADS团队这条被国际标准接纳的扩展方向聚焦在系统安全相关的机制设计上。这个切入点很有意思。安全是当前所有计算场景的刚需但安全机制恰恰是RISC-V生态里最难标准化的部分之一。因为不同场景对安全的理解和需求高度分化——云服务器要的是虚拟化隔离和可信启动嵌入式设备要的是防物理攻击和代码保护消费电子要的是内存安全。如果一套扩展想全部覆盖很容易陷入什么都做了但什么都不好用的尴尬。从系统软件研究者的视角出发少走安全机制的弯路优先搞定通用性的内存隔离和保护能力是对的。内存安全是系统安全领域的老大难问题硬件机制如果能在指令集层面提供更细粒度的保护能力软件栈的成本会大幅下降。这条路线无论对服务器还是嵌入式场景都有直接价值。2.3 从提案到普及还有很长的路要走需要保持清醒的是被标准接纳到真正大规模落地中间还有很长的路。一个扩展指令集被写入规范只是第一步。之后编译器要支持、操作系统要适配、仿真器要建模、芯片IP要集成、上层软件要利用起来——每一个环节都需要持续的社区投入。但换个角度看正是这条漫长的落地之路给了团队和国内生态一个巨大的时间窗口。标准是引用祖父条款的一旦你的方案进了标准后面设计和实现相关功能的人就无法绕开你定义的那套语义。这就是标准话语权的复利效应。3. 指令集扩展设计的高手心法架构感、兼容性和取舍逻辑3.1 定义一套扩展就像给城市做规划做指令集扩展和写业务代码完全是两种思维。写业务代码只要功能对、性能能接受、测试能过基本就完成了。定义指令集扩展则更像城市规划——你不仅要知道今天有哪些车要上路还要预判五年后城市会有多少人口、交通结构会怎么变化、地铁线网怎么预留接口。比如在设计一条向量扩展指令时需要考虑未来的数据宽度升级。今天的实现可能是VLEN128位但标准设计时就要为VLEN512乃至1024预留好编码空间和语义框架。一旦定稿后面所有编译器和软件都要在这个框架下运行改起来代价极高。3.2 兼顾经典与创新新扩展的核心考验IPADS团队能通过评审背后必然是做好了两个核心工作。其一是“经典兼容”。新增的定制扩展必须确保在现有基础指令集和常用扩展的基础上平滑叠加。硬件实现了这套新扩展的CPU运行旧代码时不能有任何性能回退或行为异常。这要求扩展设计者把所有旧指令的语义、流水线交互都了然于胸。其二是“创新增量”。新扩展必须带来实打实的能力提升而不是旧方案换了个编码。如果性能收益不明显、安全性提升可替代评审过程中很容易被质疑。国内团队过去在这方面的不足其实不在于聪明程度而在于缺少大规模、复杂系统软件的折磨——设计出来的机制可能理想化放到真实工作负载里就变形了。3.3 编码点分配有限资源里的极致平衡扩展指令集设计还有一件很琐碎、但极其重要的事编码空间的分配。RISC-V的指令编码空间不是无穷大的即便是个大市场也不能支持无限个扩展指令编码。不同扩展、不同长度指令格式之间如何分配opcode如何保证未来三十年的可扩展性如何在新增指令时不做坏既有解码逻辑——这些平衡功夫没有丰富的底层经验根本做不来。在指令集设计里编码资源就像城市土地每块都要精打细算。4. 对中国芯片与基础软件生态的连锁影响从单点突破到体系共振4.1 对本土RISC-V处理器设计团队从用别人的卡尺到自带度量衡过去本土RISC-V处理器设计大多是在标准框架内选配组合碰到安全、虚拟化等差异化需求时只能依赖一些非标准的自定义扩展或采用由商业IP供应商提供的闭源方案。这些方案存在兼容性风险上游编译器版本一更新就可能出现意想不到的问题。现在情况不一样了——有了一个自己人深度参与定义的标准扩展在设计高性能核心时就有了从源头对接国际标准的可能性。自研IP的参考价值也上来了适配不再是黑盒。4.2 对编译器、操作系统与安全软件团队能提前做点别人没做过的准备一套新指令集扩展的落地依赖整个基础软件栈的支持。如果操作系统、编译器、调试工具链团队能基于标准提前布局适配工作那当我们自己的安全扩展硬件上市时软件生态就已经准备好了。授权打破了过去“等硬件出来再补救软件”的被动循环。4.3 对产业界采购方选择自主可控扩展方案时更有底气过去在选择带特定安全能力的RISC-V方案时往往存在一个顾虑如果供应商采用的是非标准扩展后面被锁定怎么办现在随着标准化扩展方案的出现在不被单一供应商锁定的前提下获得差异化能力这件事已经能看到清晰的路径。4.4 从技术突围到人才与标准话语权的正向循环标准工作最大的回报不光是技术本身还有人才培养模式的转变。参与国际标准制定意味着团队里的研究生和青年教师会习惯于从全局视角思考问题、和全球顶尖专家辩论架构取舍这种训练在传统课题中很难获得。当一批又一批经历过标准打磨的年轻人才进入产业界之后整个国内基础软件和芯片设计的底层实力都会跟着上一个台阶。这才是“中国方案写入国际标准”最大的长期红利。5. 下一步关注什么从标准文本到真实硅片的距离5.1 短期内用几个维度去考察落地进展标准文本写得再好最终还是要看硬件实现和软件适配。对于想跟进这个方向的从业者以下几个维度的动态值得关注。第一开源高性能核心的跟进状态。像香山这样的高性能RISC-V核是否会率先支持这套安全扩展。第二步编译器适配情况GCC和LLVM是否已经合入相关的编译支持代码这个决定了后续工具链的成熟速度。第三操作系统适配情况Linux内核和主流RTOS是否在调度、中断、内存管理路径里接入相关设施。第四仿真验证基础设施QEMU、RISC-V的仿真环境是否会率先建模这套指令。QEMU只要支持了软件开发效率完全不一样。5.2 警惕“标准有了落地跟不上”的风险在芯片行业设计方案公布多年仍未量产的标准并不罕见。只习惯“评估风险”而不参与“定义规则”才是更大的风险。标准话语权的建立就是通过一件件具体的提案积累出来的。对想往高处走的团队来说这次IPADS趟通的路子最大的参考价值在于标准交付的门槛没有想象中那么高不可攀真正需要的是对底层问题的深刻理解、持续投入和技术社区里的长期信用。很多实验室技术深度是够的缺的是“把技术变成标准提案”的翻译能力和走出去沟通的经验。IPADS这次主导的经历某种意义上已经为国内的青年团队打了个样工程能力从哪里切入、怎么跟国际社区打交道、论文之外如何参与规则铺设。6. 写在后面标准是干出来的不是等出来的从头到尾把这件事捋了一遍我最大的感触是中国基础软硬件产业过去太习惯于在别人画好的圈子里做优化了。不是说优化不重要而是说如果永远只做优化那天花板永远握在别人手里。IPADS团队这次的突破证明了我们有能力从使用者变成定义者。这是最值得庆贺的。从我个人的经验来看做标准和做工程最大的不同在于工程可以迭代错了改代码就行标准一旦发布改的代价是整个生态。所以真正做标准的人会有种特有的审慎和偏执——一个语义反复推敲数天、一个编码方案在评审会上被挑战数十次都是常态。能扛住这种打磨的团队做出来的东西一定是扎实的。接下来的时间窗口很关键。如果国内能持续在RISC-V标准制定中贡献有价值的内容尤其在安全、虚拟化、AI加速等增量领域继续发力那么未来十年我们在全球计算架构版图上的位置一定会非常不一样。这次的突破希望是一个开始而不是顶点。 
长河君 · 2026/9/4 12:16:16 · 阅读 1.2k 中国方案纳入RISC-V国际标准：从架构使用者到定义者的突破
“中国方案写入国际RISC-V指令集标准”这条消息在圈子里传开的时候不少人的第一反应是终于等到了。过去几年RISC-V在国内的热度一直很高但热度高不等于话语权。很长一段时间里我们更多是开源架构的“使用者”和“追随者”在生态适配、应用落地层面发力真正能反哺到国际标准定义层面的东西并不多。所以当上海交大IPADS团队主导的指令集扩展方案被国际RISC-V标准组织接纳时这件事的意义就远超“发了一篇论文”或者“做了一款芯片”的范畴——它意味着中国的科研团队开始深度参与基础架构规则的制定而不只是被动适配规则。这篇内容我想从一个从业者的视角把这件事拆开聊透。包括RISC-V到底处在什么发展阶段、指令集扩展为什么是兵家必争之地、IPADS团队做的具体是什么以及这次标准化动作对国内做芯片、做编译器、做操作系统的团队分别意味着什么。1. 从“用架构”到“定架构”RISC-V标准背后的隐性战场1.1 指令集不是一堆指令是生态的地基很多不直接碰底层技术的读者可能会有一个误解指令集就是CPU能执行的那几百条指令的集合像是字典一样写完就固定了。实际上指令集的地位比这重要得多。它是硬件和软件之间的唯一契约。编译器把高级语言翻译成指令操作系统通过指令去管理硬件资源应用程序靠指令去驱动计算——所有这些环节都建立在这套契约之上。契约的扩展定义权决定了一个生态往哪个方向生长、能长多高。x86的指令集掌握在Intel和AMD手里虽然两家有交叉授权但总体是封闭的。ARM的指令集掌握在Arm公司手里对外授权但严格管控。而RISC-V的特殊之处在于它的基础指令集Base ISA是开源、免费、开放的任何人理论上都可以用它设计自己的CPU。但真正决定一个芯片能不能好用、能不能覆盖特定场景的往往不是基础指令集而是扩展指令集。1.2 扩展指令集才是真正的“兵家必争”举个最直观的例子。同样一颗RISC-V核心如果只支持基础整数指令RV32I或RV64I那它只能做简单的计算和控制。要跑Linux需要支持特权架构扩展要做浮点运算需要F、D等扩展要跑AI推理需要向量扩展V或者自定义的矩阵扩展要做安全启动需要加密相关扩展。也就是说扩展指令集定义了CPU的能力边界。谁主导了扩展指令集的标准谁就主导了某个领域的技术路径选择和生态发展方向。这也是为什么RISC-V国际基金会里各大公司都在积极参与各类扩展小组的工作——表面上是做技术实际上是在抢占标准生态位。1.3 一份提案如何变成国际标准有一点需要先澄清“被写入国际标准”不是一蹴而就的。RISC-V International有一套严谨的标准化流程一份扩展提案要经过多个阶段的评审和打磨才能最终进入正式标准。整个过程大体是先有人提出技术需求形成一份初步的技术提案Tech Proposal然后进入工作组讨论形成规范的草稿Spec Draft之后是公开审阅期收集来自全球会员的意见再经过架构审查、冻结、最终批准等环节。这个流程非常考验团队的长期投入。仅仅是完整走完流程往往就需要一年甚至数年的时间更不用说提案本身的技术含量——既要满足广泛的通用需求又要有足够的超前性还要能和现有的指令集扩展体系兼容衔接。能在这样的评审机制下被接纳说明提案本身质量很硬也说明团队在标准组织里已经有了足够的影响力和话语权。2. IPADS团队做了什么一次从“用指令集”到“改指令集”的能力跃迁2.1 IPADS是谁为什么会是它IPADSInstitute of Parallel and Distributed Systems是上海交大的并行与分布式系统研究所在操作系统、体系架构、系统安全等方向有很深的积累。懂行的人看到这里应该大致有感觉了做指令集扩展真正需要的正是操作系统和体系架构层面的底层功底。不是芯片设计团队单纯堆硬件而是要深刻理解软件如何消费这些指令、内存模型怎么设计、特权态怎么切分、中断和异常如何与之协同。IPADS做安全研究起家对底层管理机制的理解深度是国内少有的这让他们在推进指令集扩展的通用性与安全性设计时有了一套独特的理论支撑。这也解释了为什么是高校团队而不是商业公司来主导这个工作——商业公司更容易从自家产品需求出发设计扩展而高校团队更有条件从通用性和长期演进的角度做取舍。RISC-V International在评审这类提案时往往也更看重这种“通用生态价值”导向。2.2 聚焦“系统安全”这条路选得很聪明从已有信息来看IPADS团队这条被国际标准接纳的扩展方向聚焦在系统安全相关的机制设计上。这个切入点很有意思。安全是当前所有计算场景的刚需但安全机制恰恰是RISC-V生态里最难标准化的部分之一。因为不同场景对安全的理解和需求高度分化——云服务器要的是虚拟化隔离和可信启动嵌入式设备要的是防物理攻击和代码保护消费电子要的是内存安全。如果一套扩展想全部覆盖很容易陷入什么都做了但什么都不好用的尴尬。从系统软件研究者的视角出发少走安全机制的弯路优先搞定通用性的内存隔离和保护能力是对的。内存安全是系统安全领域的老大难问题硬件机制如果能在指令集层面提供更细粒度的保护能力软件栈的成本会大幅下降。这条路线无论对服务器还是嵌入式场景都有直接价值。2.3 从提案到普及还有很长的路要走需要保持清醒的是被标准接纳到真正大规模落地中间还有很长的路。一个扩展指令集被写入规范只是第一步。之后编译器要支持、操作系统要适配、仿真器要建模、芯片IP要集成、上层软件要利用起来——每一个环节都需要持续的社区投入。但换个角度看正是这条漫长的落地之路给了团队和国内生态一个巨大的时间窗口。标准是引用祖父条款的一旦你的方案进了标准后面设计和实现相关功能的人就无法绕开你定义的那套语义。这就是标准话语权的复利效应。3. 指令集扩展设计的高手心法架构感、兼容性和取舍逻辑3.1 定义一套扩展就像给城市做规划做指令集扩展和写业务代码完全是两种思维。写业务代码只要功能对、性能能接受、测试能过基本就完成了。定义指令集扩展则更像城市规划——你不仅要知道今天有哪些车要上路还要预判五年后城市会有多少人口、交通结构会怎么变化、地铁线网怎么预留接口。比如在设计一条向量扩展指令时需要考虑未来的数据宽度升级。今天的实现可能是VLEN128位但标准设计时就要为VLEN512乃至1024预留好编码空间和语义框架。一旦定稿后面所有编译器和软件都要在这个框架下运行改起来代价极高。3.2 兼顾经典与创新新扩展的核心考验IPADS团队能通过评审背后必然是做好了两个核心工作。其一是“经典兼容”。新增的定制扩展必须确保在现有基础指令集和常用扩展的基础上平滑叠加。硬件实现了这套新扩展的CPU运行旧代码时不能有任何性能回退或行为异常。这要求扩展设计者把所有旧指令的语义、流水线交互都了然于胸。其二是“创新增量”。新扩展必须带来实打实的能力提升而不是旧方案换了个编码。如果性能收益不明显、安全性提升可替代评审过程中很容易被质疑。国内团队过去在这方面的不足其实不在于聪明程度而在于缺少大规模、复杂系统软件的折磨——设计出来的机制可能理想化放到真实工作负载里就变形了。3.3 编码点分配有限资源里的极致平衡扩展指令集设计还有一件很琐碎、但极其重要的事编码空间的分配。RISC-V的指令编码空间不是无穷大的即便是个大市场也不能支持无限个扩展指令编码。不同扩展、不同长度指令格式之间如何分配opcode如何保证未来三十年的可扩展性如何在新增指令时不做坏既有解码逻辑——这些平衡功夫没有丰富的底层经验根本做不来。在指令集设计里编码资源就像城市土地每块都要精打细算。4. 对中国芯片与基础软件生态的连锁影响从单点突破到体系共振4.1 对本土RISC-V处理器设计团队从用别人的卡尺到自带度量衡过去本土RISC-V处理器设计大多是在标准框架内选配组合碰到安全、虚拟化等差异化需求时只能依赖一些非标准的自定义扩展或采用由商业IP供应商提供的闭源方案。这些方案存在兼容性风险上游编译器版本一更新就可能出现意想不到的问题。现在情况不一样了——有了一个自己人深度参与定义的标准扩展在设计高性能核心时就有了从源头对接国际标准的可能性。自研IP的参考价值也上来了适配不再是黑盒。4.2 对编译器、操作系统与安全软件团队能提前做点别人没做过的准备一套新指令集扩展的落地依赖整个基础软件栈的支持。如果操作系统、编译器、调试工具链团队能基于标准提前布局适配工作那当我们自己的安全扩展硬件上市时软件生态就已经准备好了。授权打破了过去“等硬件出来再补救软件”的被动循环。4.3 对产业界采购方选择自主可控扩展方案时更有底气过去在选择带特定安全能力的RISC-V方案时往往存在一个顾虑如果供应商采用的是非标准扩展后面被锁定怎么办现在随着标准化扩展方案的出现在不被单一供应商锁定的前提下获得差异化能力这件事已经能看到清晰的路径。4.4 从技术突围到人才与标准话语权的正向循环标准工作最大的回报不光是技术本身还有人才培养模式的转变。参与国际标准制定意味着团队里的研究生和青年教师会习惯于从全局视角思考问题、和全球顶尖专家辩论架构取舍这种训练在传统课题中很难获得。当一批又一批经历过标准打磨的年轻人才进入产业界之后整个国内基础软件和芯片设计的底层实力都会跟着上一个台阶。这才是“中国方案写入国际标准”最大的长期红利。5. 下一步关注什么从标准文本到真实硅片的距离5.1 短期内用几个维度去考察落地进展标准文本写得再好最终还是要看硬件实现和软件适配。对于想跟进这个方向的从业者以下几个维度的动态值得关注。第一开源高性能核心的跟进状态。像香山这样的高性能RISC-V核是否会率先支持这套安全扩展。第二步编译器适配情况GCC和LLVM是否已经合入相关的编译支持代码这个决定了后续工具链的成熟速度。第三操作系统适配情况Linux内核和主流RTOS是否在调度、中断、内存管理路径里接入相关设施。第四仿真验证基础设施QEMU、RISC-V的仿真环境是否会率先建模这套指令。QEMU只要支持了软件开发效率完全不一样。5.2 警惕“标准有了落地跟不上”的风险在芯片行业设计方案公布多年仍未量产的标准并不罕见。只习惯“评估风险”而不参与“定义规则”才是更大的风险。标准话语权的建立就是通过一件件具体的提案积累出来的。对想往高处走的团队来说这次IPADS趟通的路子最大的参考价值在于标准交付的门槛没有想象中那么高不可攀真正需要的是对底层问题的深刻理解、持续投入和技术社区里的长期信用。很多实验室技术深度是够的缺的是“把技术变成标准提案”的翻译能力和走出去沟通的经验。IPADS这次主导的经历某种意义上已经为国内的青年团队打了个样工程能力从哪里切入、怎么跟国际社区打交道、论文之外如何参与规则铺设。6. 写在后面标准是干出来的不是等出来的从头到尾把这件事捋了一遍我最大的感触是中国基础软硬件产业过去太习惯于在别人画好的圈子里做优化了。不是说优化不重要而是说如果永远只做优化那天花板永远握在别人手里。IPADS团队这次的突破证明了我们有能力从使用者变成定义者。这是最值得庆贺的。从我个人的经验来看做标准和做工程最大的不同在于工程可以迭代错了改代码就行标准一旦发布改的代价是整个生态。所以真正做标准的人会有种特有的审慎和偏执——一个语义反复推敲数天、一个编码方案在评审会上被挑战数十次都是常态。能扛住这种打磨的团队做出来的东西一定是扎实的。接下来的时间窗口很关键。如果国内能持续在RISC-V标准制定中贡献有价值的内容尤其在安全、虚拟化、AI加速等增量领域继续发力那么未来十年我们在全球计算架构版图上的位置一定会非常不一样。这次的突破希望是一个开始而不是顶点。