中国方案写入国际RISC-V指令集标准

8月31日，由上海交通大学计算机学院并行与分布式系统研究所（IPADS）团队主导推进的特权态物理内存保护（SPMP）指令集标准，正式通过RISC-V国际基金会董事会审议，获批合入RISC-V指令集架构（ISA）标准。这是RISC-V国际基金会自2015年成立以来，首个由中国本土团队从零起步、自主发起并完整主导的ISA标准特性。

RISC-V国际基金会宣布SPM指令集标准合入。上海交通大学供图

在传统通用处理器中，操作系统依赖于页表机制来管理内存，确保不同应用之间的安全隔离。研究团队用访客凭门禁卡进入大型园区的特定区域进行了类比。页表相当于园区采用的一套多层级索引系统，访客先到总服务台查园区总索引确定楼栋，再到对应楼栋查分索引确定楼层，最后到楼层确认具体房间。每次都要层层查询，效率极低。

在人工智能（AI）芯片、车载芯片、智能终端、工业控制器等场景中，它们更像一个固定布局的封闭园区，功能区域事先划定，再配备一套庞大的多级索引系统，无异于杀鸡用牛刀了。

SPMP则不查“索引”，只看“门牌”，即芯片内部的一组“便签条”。每条便签直接记录一块物理地址区域的起始地址、长度和访问权限。处理器访问内存时，只需一次检查寄存器即可当场决策，无需任何多级地址转换和内存查询，从而在极小的硬件面积和功耗下实现灵活的安全隔离。

“这项设计恰好弥补了RISC-V在终端侧高安全、轻量级场景下的短板，为AI、自动驾驶、工业物联网、智能穿戴等对功耗和面积敏感的设备提供了可靠的安全底座。”IPADS团队表示。

据了解，SPMP已在香山（中国科学院开源高性能RISC-V处理器）、芯来（国产RISC-V IP厂商）等国产芯片上获得部署与应用。

IPADS团队主要成员包括上海交通大学副研究员杜冬冬、博士研究生杨璧丞、教授夏虞斌、特聘教授陈海波等。