RISC-V هو معيار مجاني ومفتوح المصدر لبنية مجموعة التعليمات (ISA) للأنظمة على شريحة (SoCs).
تعد وحدة المعالجة المركزية واحدة من أهم مكونات أجهزة الكمبيوتر لدينا، فهي مسؤولة عن إجراء الحسابات الأساسية والمقارنات المنطقية ونقل البيانات. هذه المهام البسيطة هي اللبنات الأساسية لأي عملية أكثر تعقيدًا، وتجعل تشغيل أنظمتنا وبرامجنا أمرًا ممكنًا.
إن كيفية إجراء هذه العمليات ليست عشوائية: حيث تحدد بنية مجموعة التعليمات (ISA) ماهيتها وما يفترض أن تفعله معالجات الكمبيوتر.
يحدد ISA التعليمات والميزات المدعومة، ولكن ليس كيفية تنفيذ هذه التعليمات على وجه التحديد. فكر في الأمر وكأنه وصفة طبخ - لنفترض أنها مخصصة للخبز: في حين أن الوصفة هي نفسها، فإن كل طاهٍ سينفذها بشكل مختلف، مثل ترتيب بذور السمسم بشكل مختلف على سبيل المثال. إن طهي الطاهي بناءً على الوصفة هو، في مثالنا، معالج الكمبيوتر الذي ينفذ التعليمات وفقًا لمعايير ISA المحددة. ستكون النتيجة دائمًا هي نفسها من الناحية النظرية: خبز لذيذ.
قد لا تحدد مجموعة تعليمات مختلفة الماء المغلي بشكل مباشر، ولكنها تتيح لك إجراء عمليات معينة على الأشياء بدلاً من ذلك: التسخين والقياس والمقارنة. سيتعين على الطاهي الآن تسخين الماء ومقارنة درجة حرارته المقاسة بدرجة حرارة الغليان المعروفة. هناك نوعان رئيسيان من بنية المعالجات: حوسبة مجموعة التعليمات المعقدة (CISC) وحوسبة مجموعة التعليمات المخفضة (RISC).
ببساطة، هدف CISC هو تسهيل الأمور على المبرمجين (تقديم تعليمات لغلي الماء، وتعليمات أخرى لتسخين الزيت، وما إلى ذلك) على حساب تكاليف أكبر. المعالجات، بينما يحاول RISC الحصول على مجموعة أبسط من التعليمات، الأمر الذي يتطلب المزيد من الجهد من المبرمجين ولكنه يؤدي إلى معالجات أصغر وطاقة أقل استهلاك. ونظرًا لاختلاف قدرات المبنيين، فإن البرنامج الذي يعمل على أحدهما يجب عادةً إعادة كتابته ليعمل على الآخر. إحدى البنى الأكثر شعبية اليوم على الهواتف الذكية هي جزء من عائلة RISC: ARM، والتي تعني Acorn RISC Machine.
تجدر الإشارة إلى أن هذا ينطبق في الغالب على مترجمي البرمجة/النقل. لأغراض أخرى مثل إنشاء برنامج مستخدم، عادةً ما تستخدم لغة عالية المستوى يمكن مقارنتها إلى حد ما بـ CISC على مستوى البرنامج. ملاحظة مهمة أخرى هي أن هذه المقارنة تهدف إلى إعطائك فهمًا بسيطًا ولكن بديهيًا لهذه المفاهيم. سيكون التفسير الدقيق والمتعمق أطول بكثير وأكثر تقنية.
يقودنا هذا أخيرًا إلى RISC-V (يُنطق "الخطر الخامس")، وهو ISA مجاني ومفتوح المصدر لـ SoCs (Systems-on-a-Chip، والتي تقوم أساسًا بتعبئة وحدة المعالجة المركزية والمكونات الضرورية الأخرى لتشغيل النظام معاً). معظم معايير ISA الأخرى مثل تلك التي تقدمها Intel أو IBM أو ARM هي ملكية خاصة ولا يمكن للآخرين استخدامها بدون تراخيص (الأمر الذي قد يستغرق ما يصل إلى عامين للتفاوض بشأنه). من ناحية أخرى، يمكن استخدام RISC-V وتنفيذه وإنتاجه من قبل أي شخص مجانًا، والشرط الحقيقي الوحيد هو الاعتراف بمؤلفي RISC-V.
يتيح ذلك للباحثين والمطورين المستقلين تنفيذ معالجاتهم الخاصة أو تعديل تطبيقات RISC-V مفتوحة المصدر، شيء غير ممكن مع ترخيص ARM على سبيل المثال (يلزم الحصول على ترخيص منفصل لذلك، وهو ما توفره حوالي 15 شركة كبيرة يملك). وفي الوقت نفسه، يمكن للشركات أيضًا توسيع قانون ISA وتعديله دون إصدار الكود المصدري، بطريقة مماثلة لنظام Android. ويعني غياب رسوم الترخيص أيضًا معالجات أرخص، على الرغم من أن ذلك لن يؤدي إلى انخفاض أسعار الهواتف الذكية كثيرًا في الممارسة العملية حتى لو أصبح RISC-V مستخدمًا على نطاق واسع على المدى الطويل: ببساطة لا تشكل حقوق الملكية على SoCs جزءًا كبيرًا من تكلفة الهاتف الذكي (Qualcomm يأخذ 2.5—5% من ثمن البيع كإتاوات مثلا).
RISC-V ليس أول ISA مجاني، حيث يوجد آخرون أيضًا. الأكثر شعبية والأكثر تطوراً من بين الآخرين هو أوبنريسك، والذي بدأ في عام 2000 وتم إصداره بموجب رخصة GNU GPL. تجاهل اختلافات أخرى، فإن الترخيص المسموح به لـ RISC-V يجعل اعتماده من قبل الشركات الكبرى أكثر منطقية ويحدث فرقًا. على سبيل المثال، تعد Google وHewlett-Packard Enterprise (HPE) وOracle ثلاث شركات أكبر تمتلك هذه الميزة انضم مؤخرا مجموعة العمل القياسية RISC-V، مما يظهر بشكل فعال اهتمامهم بـ RISC-V كمعيار مفتوح. طالما أن جميع التطبيقات تلتزم بالمواصفات ("متوافقة مع RISC-V")، فسيظل العملاء قادرين على استخدام نظام بيئي واحد أو آخر (مثل GNU/Linux) من الناحية النظرية، في حين سيكون لدى الشركات حافز للقيام بذلك لتجنب الاضطرار إلى كتابة أنظمتها أو نقلها من يخدش. وفي الوقت نفسه، فإن اكتساب RISC-V قوة جذب يعني أن الشركات الصغيرة يمكنها بالفعل دعم مجتمع المصادر المفتوحة مع الاستمرار في امتلاك نظام مرن (إحدى هذه الشركات المهتمة بـ RISC-V هي lowRISC).
يبقى أن نرى ما إذا كان RISC-V يمكنه تحقيق تحسينات فعلية أم لا للعملاء الذين قد يرغبون في الحصول على أنظمة مفتوحة، أو تشغيل أي نظام تشغيل مدعوم على شركة نفط الجنوب المتوافقة. في الوقت نفسه، هناك مخاوف محتملة أخرى غير جاذبية RISC-V: في حين أن الترخيص المتساهل يأتي مع فوائد معينة، فإنه يمكن أيضًا أن يمكّن الشركات العملاقة من استخدم ال استراتيجية احتضان وتوسيع وإطفاء (الذي يمكن القول أن هذا هو الحال عندما يتعلق الأمر بـ Android/AOSP وخدمات Google، أو حتى أندرويد وير) - على الرغم من أن المرء قد يجادل بأن ذلك سيظل أفضل من الوضع الحالي. ويمكن أيضًا إجراء مقارنة بين ذلك وبين مشهد Android اليوم، مع محاولة العديد من مصنعي المعدات الأصلية للتمييز بين جلودهم لكسب المزيد من المستخدمين، واستمرار مجتمعات ROM المخصصة في السلطة المستخدمين.
قم بزيارة صفحة ويب RISC-V إذا كنت تريد معرفة المزيد عن تاريخ المشروع وأهدافه، أو حتى حاول تنفيذ RISC-V بنفسك.