首款基于RISC-V，支持Linux的PC——HiFive Unleashed已诞生！
对于常在开源硬件界混的小伙伴，相信对市面上的一些单板计算机都不陌生，什么树莓派、香蕉派、beaglebone black、up board等等，这些大多数都是采用arm coretx-a系列应用处理器或者更高端一些会采用x86系列处理器，无论性能或是功能都基本上可以满足现在小伙伴的需求。但是，不觉得少了点什么吗？整个被arm围绕的世界是如此单一，我们就没有更好或者更别具一格的选择了吗？有！hifive unleashed，这是世界上首款基于risc-v，支持linux系统，独一无二的单板计算机，目前可以称得上是risc-v的终极形态。
脱胎开源，超脱开源的hifive unleashed。很多人以前没听说过risc-v，即便听说，也以为这只是个性能比较低下的架构，可能只适合做做面向iot应用类的低功耗微控制器系列的项目。然否，本文的hifive unleashed可以说就是为risc-v来正名的。
hifive unleashed是一款基于risc-v的64位支持linux片上系统的开发平台。板子的核心是sifive fu540（freedom u540）soc，4+1的多核配置，主频高达1.5ghz，板载8gb的ddr4（ecc）。
hifive unleashed上板载的资源分布如下：
板子的硬件系统框架可以参考下图。
板载的主要资源：
sifive freedom u540 soc
带ecc的8 gb ddr4
千兆以太网口
issi 32mb四路spi闪存
microsd卡座，用于存储系统
fmc连接器，用于外设扩展
说实话，可能是各种各样的板子见多了，hifive unleashed虽然很惊艳，但是给我感触最深的就3点：一是作为世界上第一款能运行gnu/linux的搭载risc-v处理器的硬件；二是开发板居然搭载了8gb的ddr4（带ecc）的内存，这基本上在开发板中无出其右；三就是板载的这颗64位的risc-v soc。
所以接下来就来看看这个传说中的soc。
freedom u540 soc。可以看到，freedom u540 soc与arm系列的应用处理器在外设方面没多大区别，而主要的区别在于集成的4+1的处理核，从版本上来看，freedom u540 soc采用台积电 28nm hpc 工艺制造，该 soc 集成了1.5ghz 的4个u54 rv64gc 内核及1个支持sv39虚拟内存的e51 rv64imac管理内核。那它们有什么区别？性能又是怎样呢？
e51 risc-v核，包括了指令存储器系统，指令获取单元，执行流水线，数据存储器系统，以及对全局，软件和定时器中断的支持。 e51核支持machine和user权限模式以及标准的multiply，atomic和compressed risc-v指令集扩展（rv64imac），其特点见下表。
△ e51核特点
u54 risc-v内核，包括指令存储器系统，指令获取单元，执行流水线，浮点单元，数据存储器系统，存储器管理单元，以及支持全局，软件和计时器中断。4个u54的核，每个核都具备支持32kb l1指令和数据缓存的高效五级有序流水线，所有内核共享一个2mb l2 缓存。实时功能可以通过将l1指令和l2高速缓存与高速sram结合，以确保实时功能。 u54内核支持machine，supervisor和user权限模式以及标准的乘法，单精度浮点，双精度浮点，atomic和compressedrisc-v扩展（rv64imafdc）其特点见下表。
△ u54核特点
对比两者的区别，e51核支持sv39虚拟内存以及偏向低功耗、控制类的功能执行（有点像微控制器），而u54支持浮点单元、支持ecc功能，具有更强的性能，更偏向于ai、机器学习、网络、网关和智能物联网设备（有点像应用处理器）。而两者的组合更像arm中的big.little结构，或者说有点像应用处理器与协处理器的意思。
软件&开发环境。hifive unleashed 的软件方面，除了可用 linux 进行驱动外，也将配备丰富的sdk，会有软件demo和易于安装的二进制工具。
另外，从官网了解到，risc-v有一个自己的开发工具freedom studio，这是是一个集成的开发人员环境，可用于编写和调试针对基于sifive的处理器的软件。 freedom studio基于行业标准eclipse平台与预构建的risc-v gcc工具链，openocd，示例程序和文档捆绑在一起。不过目前来看好像只支持基于risc-v的微控制器系列产品。
是时候来构建一台全球首个基于risc-v，支持linux的电脑了——hifive unleashed扩展板
比较遗憾的是虽然hifive unleashed看起来配置很强，但是没有配备像gpu以及其它的协处理器，不过呢，事情永远么有那么糟糕。microsemi的可编程解决方案部门为hifive unleashed提供了一个扩展板，通过fmc接口连接，你只需要在扩展板上通过添加hdd，ssd，音频卡，网络适配器和/或图形卡就可以实现将linux系统与你想要的软件包一起移植到此平台。
扩展板整个看起来比hifive unleashed开发板大多了，长10.7英寸，宽4.62英寸并且需要搭配独立的电源。扩展板预编程了一个基于pcie接口的桥接芯片，可以轻松实现pcie的扩展，板载的主要功能如下：
300k逻辑单元，低功耗polarfire fpga
24通道pcie切换开关
x1pci express卡连接器
x16pci express卡连接器，连接有四个pcie gen2通道
ssd m.2连接器
sata连接器
hdmi连接器
emmc nand flash
usd卡插槽
usb-uart
4 gbit ddr4 x16
spi flash用于远程fpga更新，qspi flash连接到gpio
两个can收发器
fmc连接到hfu540-4a00套件
hifive unleashed与扩展板连接后的实物图，可以看到，“核心板”只占扩展板的1/3大小。
通过hifive unleashed与扩展板的组合，在加上一些鼠标、键盘、图形卡、hdd/ssd或者pcie usb卡等外设，你你可以轻松构建基于risc-v、支持linux系统的独一无二的pc，或者是用于linux开发工作站。
小结。免费、开放是risc-v的精髓，hifive unleashed基于开源的属性，旨在鼓励第三方的接入，用户可以通过tilelink接口将开源代码构建的外设ip接入，配合hifive unleashed扩展板加上已经成熟的部分外设功能，用户可以非常容易的打造世界首款基于risc-v、支持linux的pc，甚至是工作站。这才是脱胎于开源，超脱开源的hifive unleashed的实力体现，或许也是目前所能设想的risc-v所能达到的终极形态。
电子芯闻早报：骁龙815上市延期，厂商怎么看
未来5年人工智能发展走向的13点预测
PN结如何形成 PN结伏安特性的解释 MOSFET基础知识
三洋半导体推出便携设备音频处理方案LC823425
国家电网加快推动区块链技术在泛在电力物联网领域落地应用
首款基于RISC-V，支持Linux的PC——HiFive Unleashed已诞生！
如何将严谨细致的法律条文转化为深入浅出的解读和通俗易懂的传播？
MIPS欲深化与龙芯合作 将推出更多产品
moto360二代评测 当时最小巧智能手表
DC调光究竟是什么呢？其与PWM调光相比，优劣又如何呢？
从5G到5.5G，畅想万物智联下一站
各路诸侯纷纷出绝招，谷歌独霸自动驾驶汽车地图市场的现状被打破
工业机器人是如何来完成日常工作的
国产大飞机C919加速 又有3架将进行首次试验飞行
2009年全球半导体行业收入同比降11.4％
lora模块在安装使用过程的注意事项
2020年我国新增约58万个5G基站
DCS系统的检查及系统维修
大众集团公布上半年营收报告 营收增幅缓慢上升
用于实现互联世界的高级传感器
脱胎开源，超脱开源的hifive unleashed。很多人以前没听说过risc-v，即便听说，也以为这只是个性能比较低下的架构，可能只适合做做面向iot应用类的低功耗微控制器系列的项目。然否，本文的hifive unleashed可以说就是为risc-v来正名的。
hifive unleashed是一款基于risc-v的64位支持linux片上系统的开发平台。板子的核心是sifive fu540（freedom u540）soc，4+1的多核配置，主频高达1.5ghz，板载8gb的ddr4（ecc）。
hifive unleashed上板载的资源分布如下：
板子的硬件系统框架可以参考下图。
板载的主要资源：
sifive freedom u540 soc
带ecc的8 gb ddr4
千兆以太网口
issi 32mb四路spi闪存
microsd卡座，用于存储系统
fmc连接器，用于外设扩展
说实话，可能是各种各样的板子见多了，hifive unleashed虽然很惊艳，但是给我感触最深的就3点：一是作为世界上第一款能运行gnu/linux的搭载risc-v处理器的硬件；二是开发板居然搭载了8gb的ddr4（带ecc）的内存，这基本上在开发板中无出其右；三就是板载的这颗64位的risc-v soc。
所以接下来就来看看这个传说中的soc。
freedom u540 soc。可以看到，freedom u540 soc与arm系列的应用处理器在外设方面没多大区别，而主要的区别在于集成的4+1的处理核，从版本上来看，freedom u540 soc采用台积电 28nm hpc 工艺制造，该 soc 集成了1.5ghz 的4个u54 rv64gc 内核及1个支持sv39虚拟内存的e51 rv64imac管理内核。那它们有什么区别？性能又是怎样呢？
e51 risc-v核，包括了指令存储器系统，指令获取单元，执行流水线，数据存储器系统，以及对全局，软件和定时器中断的支持。 e51核支持machine和user权限模式以及标准的multiply，atomic和compressed risc-v指令集扩展（rv64imac），其特点见下表。
△ e51核特点
u54 risc-v内核，包括指令存储器系统，指令获取单元，执行流水线，浮点单元，数据存储器系统，存储器管理单元，以及支持全局，软件和计时器中断。4个u54的核，每个核都具备支持32kb l1指令和数据缓存的高效五级有序流水线，所有内核共享一个2mb l2 缓存。实时功能可以通过将l1指令和l2高速缓存与高速sram结合，以确保实时功能。 u54内核支持machine，supervisor和user权限模式以及标准的乘法，单精度浮点，双精度浮点，atomic和compressedrisc-v扩展（rv64imafdc）其特点见下表。
△ u54核特点
对比两者的区别，e51核支持sv39虚拟内存以及偏向低功耗、控制类的功能执行（有点像微控制器），而u54支持浮点单元、支持ecc功能，具有更强的性能，更偏向于ai、机器学习、网络、网关和智能物联网设备（有点像应用处理器）。而两者的组合更像arm中的big.little结构，或者说有点像应用处理器与协处理器的意思。
软件&开发环境。hifive unleashed 的软件方面，除了可用 linux 进行驱动外，也将配备丰富的sdk，会有软件demo和易于安装的二进制工具。
另外，从官网了解到，risc-v有一个自己的开发工具freedom studio，这是是一个集成的开发人员环境，可用于编写和调试针对基于sifive的处理器的软件。 freedom studio基于行业标准eclipse平台与预构建的risc-v gcc工具链，openocd，示例程序和文档捆绑在一起。不过目前来看好像只支持基于risc-v的微控制器系列产品。
是时候来构建一台全球首个基于risc-v，支持linux的电脑了——hifive unleashed扩展板
比较遗憾的是虽然hifive unleashed看起来配置很强，但是没有配备像gpu以及其它的协处理器，不过呢，事情永远么有那么糟糕。microsemi的可编程解决方案部门为hifive unleashed提供了一个扩展板，通过fmc接口连接，你只需要在扩展板上通过添加hdd，ssd，音频卡，网络适配器和/或图形卡就可以实现将linux系统与你想要的软件包一起移植到此平台。
扩展板整个看起来比hifive unleashed开发板大多了，长10.7英寸，宽4.62英寸并且需要搭配独立的电源。扩展板预编程了一个基于pcie接口的桥接芯片，可以轻松实现pcie的扩展，板载的主要功能如下：
300k逻辑单元，低功耗polarfire fpga
24通道pcie切换开关
x1pci express卡连接器
x16pci express卡连接器，连接有四个pcie gen2通道
ssd m.2连接器
sata连接器
hdmi连接器
emmc nand flash
usd卡插槽
usb-uart
4 gbit ddr4 x16
spi flash用于远程fpga更新，qspi flash连接到gpio
两个can收发器
fmc连接到hfu540-4a00套件
hifive unleashed与扩展板连接后的实物图，可以看到，“核心板”只占扩展板的1/3大小。
通过hifive unleashed与扩展板的组合，在加上一些鼠标、键盘、图形卡、hdd/ssd或者pcie usb卡等外设，你你可以轻松构建基于risc-v、支持linux系统的独一无二的pc，或者是用于linux开发工作站。
小结。免费、开放是risc-v的精髓，hifive unleashed基于开源的属性，旨在鼓励第三方的接入，用户可以通过tilelink接口将开源代码构建的外设ip接入，配合hifive unleashed扩展板加上已经成熟的部分外设功能，用户可以非常容易的打造世界首款基于risc-v、支持linux的pc，甚至是工作站。这才是脱胎于开源，超脱开源的hifive unleashed的实力体现，或许也是目前所能设想的risc-v所能达到的终极形态。
电子芯闻早报：骁龙815上市延期，厂商怎么看
未来5年人工智能发展走向的13点预测
PN结如何形成 PN结伏安特性的解释 MOSFET基础知识
三洋半导体推出便携设备音频处理方案LC823425
国家电网加快推动区块链技术在泛在电力物联网领域落地应用
首款基于RISC-V，支持Linux的PC——HiFive Unleashed已诞生！
如何将严谨细致的法律条文转化为深入浅出的解读和通俗易懂的传播？
MIPS欲深化与龙芯合作 将推出更多产品
moto360二代评测 当时最小巧智能手表
DC调光究竟是什么呢？其与PWM调光相比，优劣又如何呢？
从5G到5.5G，畅想万物智联下一站
各路诸侯纷纷出绝招，谷歌独霸自动驾驶汽车地图市场的现状被打破
工业机器人是如何来完成日常工作的
国产大飞机C919加速 又有3架将进行首次试验飞行
2009年全球半导体行业收入同比降11.4％
lora模块在安装使用过程的注意事项
2020年我国新增约58万个5G基站
DCS系统的检查及系统维修
大众集团公布上半年营收报告 营收增幅缓慢上升
用于实现互联世界的高级传感器