ما هو RISC-V؟

حتى بالنسبة لهواة الحوسبة، فإن RISC-V لا يزال في وضع حرج بعض الشيء، ولكن ربما ليس لفترة طويلة. إنها واحدة من النجوم الصاعدة في عالم الحوسبة وهي واحدة من أنجح الأمثلة (إن لم تكن الأكثر نجاحًا) للأجهزة مفتوحة المصدر والأجهزة ذات المعايير المفتوحة. من المتوقع أن يتم بيع عشرات المليارات من نوى RISC-V خلال السنوات القليلة المقبلة، وهو رقم من شأنه أن ينافس كمية x86 و ذراع النوى تباع في نفس الإطار الزمني. إليك كل ما تحتاج لمعرفته حول RISC-V وإلى أين يتجه.

RISC-V: بنية مجموعة تعليمات مجانية ومفتوحة المعايير

RISC-V (تُنطق "المخاطر الخامسة") عبارة عن بنية مجموعة تعليمات (ISA) تم تطويرها وصيانتها بواسطة RISC-V International (مؤسسة RISC-V سابقًا). يعد ISA نقطة البداية لأي تصميم لوحدة المعالجة المركزية ويحدد الأشياء الأساسية مثل التعليمات الأساسية، والتعليمات الاختيارية التي يمكن إضافتها، ونوع البرامج التي يمكن تشغيلها أصلاً على وحدة المعالجة المركزية. بالإضافة إلى ذلك، فإن RISC-V، حسب اسمه، هو أ

صمتعلم أناالبناء سوآخرون كمبيوتر أالهندسة المعمارية، وهو ما يعني في الأساس أن شكلها الافتراضي يأتي مع عدد قليل جدًا من التعليمات. ARM هو أيضًا تصميم RISC بينما x86 عبارة عن مجموعة تعليمات معقدة لتصميم الكمبيوتر (سيسك).

إن كونك تصميم RISC أكثر أهمية بالنسبة لـ RISC-V من كون ARM هو RISC أو x86 كونه CISC لأن RISC-V لديه نقطة بيع فريدة: فهو معيار مفتوح. أي شركة ترغب في استخدام تصميم RISC-V للأسهم لها الحرية في القيام بذلك وتعديله كيفما تريد. نظرًا لأن x86 مملوكة بشكل مشترك بين Intel وAMD، فلا يمكن لأي شركة أخرى (قانونيًا) تصنيع معالجات x86، وعلى الرغم من ذلك يمكن للشركات أن تصنع نسختها الخاصة من رقائق ARM، ولا يتوجب عليها فقط أن تدفع لشركة Arm، ولكن لا يمكنها تغييرها عيسى. مع RISC-V، إنها الحرية الكاملة.

حسنًا، ربما ليست الحرية الكاملة. على الرغم من أن RISC-V International (الشركة التي تقف وراء RISC-V) غالبًا ما وصفت نفسها بأنها "مفتوحة" و "المصدر المفتوح"، لقد ابتعدت مؤخرًا عن المصدر المفتوح وتتحدث الآن عن RISC-V باعتباره ISA معيار مفتوح. وذلك لأن شرائح RISC-V الفعلية قد تكون مملوكة ومغلقة المصدر، على الرغم من أن ISA مفتوحة المصدر. ما تحتاج إلى معرفته هو أنه بينما يمكن لأي شركة أو مؤسسة استخدام RISC-V ISA مجانًا، فقد يتم قفل المنتجات الفعلية مثل x86 أو ARM.

وبطبيعة الحال، هناك إيجابيات وسلبيات لهذا النهج. والخبر السار هو أنه لا توجد رسوم ترخيص أو قيود على التصاميم، وهو أمر عظيم بالنسبة للشركات التي تريد أن تكون مستقلة قدر الإمكان وخفض تكاليف التطوير. الخبر السيئ هو أن ممارسة هذا القدر من الحرية ليس بالأمر السهل لأن تصميم وحدات المعالجة المركزية ليس بالأمر السهل. بالإضافة إلى ذلك، فإن الشركات التي تصنع معالجات RISC-V الخاصة بها ليست ملزمة بمشاركة هذه التكنولوجيا مع الآخرين، ولكن يمكنها ترخيص التصميمات مثلما تفعل شركة Arm.

تاريخ موجز لـ RISC-V

RISC-V اسم غريب. قد تعتقد أنه كان الخامس في سلسلة RISC ISAs، وعلى الرغم من أن هذه هي القصة وراء اسمها، إلا أن هذا ليس دقيقًا تمامًا. تم تصميم RISC-I وRISC-II في عام 1981، لكن RISC-III وRISC-IV ليسا ISAs فعليين. وبدلاً من ذلك، تم تطبيق هذه الأسماء على اثنين من أجهزة الأمن الداخلي تسمى SOAR وSPUR، والتي صدرت في عامي 1984 و1988، على التوالي. لا توجد علاقة جوهرية بين RISC-V وISAs من الثمانينيات بخلاف حقيقة أنها جميعها تصميمات RISC.

RISC-V هو عمليا طفل بين ISAs. بدأ العمل على RISC-V في عام 2010 في الحوسبة المتوازية في بيركلي Lab (أو Par Lab للاختصار)، والذي حصل على تمويل من Microsoft وكذلك Intel، مبتكر x86 هو. بحلول عام 2011، كان أول نموذج أولي لـ RISC-V جاهزًا للتصنيع. تحول RISC-V من مشروع بحثي إلى ISA فعلي يمكن للشركات استخدامه في عام 2014 عندما قام ديفيد باترسون وكريستي أسانوفيتش نشرت ورقة بحجة أن الأجهزة مفتوحة المصدر هي المستقبل وأن RISC-V هو ISA للقيام بهذه المهمة. وبعد مرور عام، تم إنشاء مؤسسة RISC-V.

لقد مرت ثماني سنوات فقط منذ ظهور RISC-V على الساحة، ولأن تصميم الرقائق يمكن أن يستغرق سنوات فقط، فمن الصعب تقييم مكان RISC-V الآن. ما نعرفه هو أن هناك أكثر من 3500 عضو في RISC-V International، ارتفاعًا من 600 في بداية عام 2020، و1500 في أوائل عام 2021، و2200 في أواخر عام 2021. أما بالنسبة لحصة السوق الفعلية، فمن الصعب القول، ولكن في مايو 2023 RISC-V CTO مارك هيملستين ادعى أن "عشرات المليارات" من نوى RISC-V قد بيعت من قبل الشركات الأعضاء، وهو ما يتماشى مع التوقعات لعامي 2022 و 2023.

طموحات RISC-V في اقتحام سوق وحدات المعالجة المركزية

تتحدث شركة RISC-V International عن لعبة كبيرة عندما يتعلق الأمر بالنمو، مستشهدة بدراسة تتنبأ سيتم بيع 60 مليار نواة RISC-V بحلول عام 2025 وآخر يتنبأ بمعدل النمو السنوي المركب (أو CAGR) لـ RISC-V فقط خجولة من 35٪ حتى عام 2027. يعتبر معدل النمو السنوي المركب البالغ 35% عدوانيًا وسريعًا للغاية في مثل هذه الصناعة الراسخة، ولكنه في ازدياد تسعى العديد من الشركات إلى تصميم شرائحها الخاصة، ومن المؤكد أن هذا سيساعد في تعزيز رقائق RISC-V نمو. تشمل الأسواق الرئيسية لـ RISC-V التطبيقات الصناعية، وشبكات الجيل الخامس (5G)، والهواتف الخلوية، ولكن أيضًا الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الألعاب والخوادم المنخفضة الجودة.

أدى إدخال RISC-V إلى تأسيس الشركات التي تتعامل حصريًا في رقائق RISC-V. SiFive هي واحدة من أكثر الشركات وضوحًا باعتبارها أول شركة تصنع شريحة RISC-V، ولديها نموذج عمل مشابه جدًا لـ Arm، حيث قامت بترخيص تصميمات RISC-V المخصصة من أجل تحقيق الربح. اليوم، تعلن SiFive عن استخدامات التكنولوجيا الخاصة بها في الأجهزة القابلة للارتداء والسيارات وعدد كبير من المجالات الأخرى. علاوة على ذلك، فإن الشركات التي كانت تستخدم معايير ISA أخرى قد قامت بالانتقال الكامل إلى استخدام RISC-V؛ قامت شركة Microsemi، وهي شركة تابعة لشركة Microchip، باستبدال نوى ARM في معالجاتها FPGAs مع نوى RISC-V.

من الواضح أن RISC-V لديه الكثير من الزخم وراءه، حتى لو لم يرقى إلى مستوى طموحاته النبيلة.

ولكن هناك أيضًا شركات تدعم وتستخدم RISC-V قد لا تتوقعها. حاولت شركة Nvidia، أحد الأعضاء المؤسسين، شراء Arm من عام 2020 إلى عام 2022؛ IBM، عضو مؤسس آخر، لديه PowerPC ISA الخاص به؛ شركة كوالكوم، وهي أيضًا عضو مؤسس، هي إحدى الشركات الرائدة في تصميم شرائح ARM؛ وشركة Intel، التي شاركت في تطوير RISC-V ورقائق التطوير المصنعة، قامتا بتصنيع x86، أحد أقدم وأهم معايير ISA على الإطلاق. الأمر هو أن العديد من الشركات ترى أن RISC-V يمكن أن يتواجد جنبًا إلى جنب مع وحدات المعالجة المركزية الأخرى وليس مجرد بديل بسيط لـ ARM وx86.

بالطبع، لا يعتبر Arm معجبًا كبيرًا بـ RISC-V ويرى أن خطر التجزئة هو السبب الرئيسي لعدم استخدام RISC-V. يحدث التجزئة عندما يتم تطبيق معايير التكنولوجيا بشكل فضفاض أو لا يتم تطبيقها، والخوف من RISC-V هو أنه منذ ذلك الحين يمكن تعديل كل شيء، ويمكن إنشاء نظام بيئي للأجهزة حيث لا يمكن تشغيل جميع برامج RISC-V على جميع برامج RISC-V رقائق. يحدث هذا بالفعل بالفعل لأن شرائح RISC-V المختلفة للهواتف لا تدعم جميعها نفس أنظمة التشغيل. بالطبع، هناك حافز قوي لدى صانعي شرائح RISC-V للالتزام بالمعايير لتجنب هذا الأمر بالذات، وفي المستقبل، سيتعين على شركات RISC-V أن تكون حذرة بشأن التجزئة.

من الواضح أن RISC-V لديه الكثير من الزخم وراءه، حتى لو لم يرقى إلى مستوى طموحاته النبيلة. مع الآلاف من الأعضاء بما في ذلك بعض شركات الحوسبة الرائدة في العالم، والجامعات، وحتى الهند وزارة الإلكترونيات وتكنولوجيا المعلومات، من الصعب أن نرى أن RISC-V لن يصبح لاعبًا رئيسيًا في مجال الحوسبة مشهد. ربما في غضون سنوات قليلة، سوف يتجادل الناس حول ما إذا كان ARM أو RISC-V هو الأفضل للهواتف الذكية.