随着自动驾驶、航空航天等安全关键领域对芯片自主可控需求激增，开源指令集架构RISC-V正引发行业革命。EDN最新深度分析指出，RISC-V凭借其独特的架构优势，正在打破传统封闭生态的垄断格局。文章作者 Jay Thomas 是 LDRA Technology 的技术开发经理，就职于加利福尼亚州圣布鲁诺。他在嵌入式控制仿真、处理器仿真、航空安全关键飞行软件及通信应用等领域经验丰富，专注于嵌入式验证实施，致力于帮助航空航天、医疗和工业领域的 LDRA 客户遵循安全、任务关键和安全相关流程。本文将提炼文章核心观点，带您快速了解RISC-V在功能安全赛道的突围之道。
在安全关键系统日趋复杂的当下，处理器架构的选择对保障功能安全和系统可靠性至关重要。汽车线控制动系统、商用飞机飞行控制系统这类安全关键系统，对处理延迟和故障容错能力要求极高，一旦出现问题，就可能引发严重事故。在这样的背景下，RISC-V 架构凭借其独特优势，逐渐成为安全关键应用领域的有力选择。
RISC-V 架构诞生于 2011 年，由加州大学伯克利分校开发，是一种开放标准指令集架构（ISA）。它遵循精简指令集计算（RISC）原则，具有模块化、简单性和可扩展性等特性，这些特性与汽车行业的 ISO 26262、航空软件的 DO-178C 等功能安全标准的要求高度契合。与传统专有处理器架构不同，RISC-V 是开放且免版税的，其设计不受传统架构遗留兼容性的束缚，ISA 由一个小型基础整数集和可选扩展组成，处理器设计者可按需选用功能，灵活性极高。
RISC-V 在安全关键行业的优势显著。在架构独立性方面，传统专有架构的授权协议和供应商锁定问题，会影响系统长期维护和成本控制。RISC-V 的开放模式则允许与多家硅供应商合作，降低供应链单点故障风险，对于航空航天和汽车这类长生命周期行业意义重大，制造商可灵活应对供应链问题。
定制化能力是 RISC-V 的又一亮点。其模块化设计理念支持硅供应商和系统架构师在硬件层面添加定制功能，如定制错误检测与纠正、硬件级监测诊断，以及满足实时需求的低延迟、确定性执行功能。此外，部分 RISC-V 硅供应商产品适用于恶劣环境，像为太空应用设计的抗辐射、防电磁脉冲处理器。
图：RISC-V为何能胜任安全关键领域
在内存管理上，RISC-V 将二级缓存映射为 RAM 的特性，让开发者能更好地控制系统延迟，在处理缓存争用问题上比传统架构更具优势，符合航空安全准则要求，有助于实现可预测的执行时间，满足安全认证需求。
对于需要 DO-178C 中设计保证等级 A（DAL-A）认证的安全关键系统，RISC-V 开放架构在实施异构冗余策略时优势尽显，能在同一系统内采用不同处理器配置，使用不同供应商方案实现多样化冗余，还能在混合关键性系统中搭配不同架构。
性能方面，尽管 RISC-V 的原始性能指标可能不及现代 Arm 架构，但它能通过定制指令和硬件功能，针对特定安全需求优化，实现实时应用的确定性执行路径、安全监测定制指令、混合关键性系统高效上下文切换以及可配置内存保护单元防止堆栈和数据损坏。
RISC-V 的开发工具生态系统也在不断成熟，覆盖整个软件生命周期。以 LDRA 公司针对 RISC-V 架构的目标许可包（TLP）为例，它支持多核代码覆盖分析、最坏情况执行时间（WCET）测量等开发和目标测试功能，满足 AMC 20-193 合规要求，还能与主流 RISC-V 开发平台集成，并在硬件和模拟环境下进行动态测试，保障软件和硬件开发过程中的全面测试与验证。
如今，越来越多经过安全认证的 RISC-V IP 核面市，Microchip、SiFive 等供应商推出集成安全功能、故障检测机制和冗余能力的产品，Frontgrade Gaisler 还提供用于太空系统的抗辐射微处理器和 IP 核。行业支持、技术指南和认证工具相互促进，加速了 RISC-V 在安全关键系统中的应用进程。
阅读原文：Why RISC-V is a viable option for safety-critical applications
