RISC-V: كيف تدفعها الشركات نحو المستقبل

الماخذ الرئيسية

• يكتسب RISC-V زخمًا حيث تدعم الشركات الكبرى مثل Google وQualcomm بنية مجموعة التعليمات البديلة، مما يتحدى هيمنة x86 وARM.
• RISC-V هو ISA مفتوح المصدر مصمم لإلغاء رسوم الترخيص. لقد اكتسبت بالفعل دعمًا كبيرًا مع أكثر من 100 عضو في مؤسسة RISC-V.
• يعالج مشروع RISE، وهو مشروع بالتعاون مع RISC-V ومؤسسة Linux، التحدي المتمثل في اعتماد معايير جديدة لمعايير الدولية من خلال مطالبة الأعضاء بالمساهمة بالمال أو الوقت الهندسي. تتوفر بالفعل أجهزة RISC-V، بشكل أساسي في الأنظمة المدمجة وفي السوق الصينية.

RISC-V لقد كان ذلك منتشرًا في كل مكان مؤخرًا، مع بناء مجموعة التعليمات البديلة (ISA) زخمًا لتحدي هيمنة x86 وARM. وقد شمل ذلك العديد من الإعلانات رفيعة المستوى من كوالكوم وجوجل، بالإضافة إلى التشكيل الأخير لـ مشروع RISE (النظام البيئي للبرمجيات RISC-V). بدعم من الجميع بدءًا من Red Hat ووصولاً إلى Intel. جوجل حتى أعلنت مؤخرا أن مواطن دعم Android قادم إلى RISC.

تتحد الشركات الكبرى خلف RISC-V، وبينما ليس من الواضح بعد ما إذا كان بإمكانها الارتقاء إلى مستوى الضجيج، فإن الكثير من اللاعبين الجادين (بما في ذلك البعض الذي قد لا تتوقعه) يضعون رقائقهم جانبًا. تتشكل مجموعات التعليمات لتكون ساحة معركة رئيسية للتكنولوجيا خلال العقد المقبل، وتكتسب RISC زخمًا سريعًا.

ما هي مجموعة التعليمات؟

لبنة بناء معقدة من بنية وحدة المعالجة المركزية

قبل أن ننتقل إلى RISC-V، دعونا نتحدث عن مجموعات التعليمات، والتي تعد واحدة من اللبنات الأساسية لبنية وحدة المعالجة المركزية وتحدد المهام التي يمكن أن تؤديها وحدة المعالجة المركزية. تتراوح هذه التعليمات من بسيطة جدًا، مثل ADD (إضافة القيم في اثنين من السجلات أو عناوين الذاكرة المحددة)، إلى تعليمات أكثر تعقيدًا لأمن الذاكرة أو إدارتها. تقوم مجموعة التعليمات بتنفيذ كل أو جزء من ISA، والذي يحدد نطاقًا من التعليمات بالإضافة إلى مدخلاتها وسلوكها المتوقع. يوصف هذا عادةً بأنه إما أجهزة كمبيوتر ذات مجموعة تعليمات مخفضة أو معقدة (RISC وCISC).

يمكن أن يكون الفرق بين هذين الأمرين أمرًا صعبًا، ولكن يمكنك التفكير في RISC على أنه يحاول الجمع بين العديد من التعليمات الصغيرة للقيام بها الأشياء بسرعة (عادة في دورة ساعة واحدة)، في حين أن CISC لديه العديد من التعليمات مع المزيد من الوظائف التي قد تتطلبها طويل. عادةً، ستقوم وحدة المعالجة المركزية التي تنفذ كل أو جزء من x86 ISA (CISC ISA الأكثر استخدامًا على نطاق واسع) بتنفيذ عدة مئات من التعليمات، في حين أنه من الشائع أن تنفذ وحدات المعالجة المركزية RISC أقل من 100. لا تتطلب معظم معايير ISA عددًا ثابتًا من التعليمات في مجموعة التعليمات النهائية، وبدلاً من ذلك تقدم تصميمًا معياريًا مع العديد من الامتدادات التي يتم تنفيذها اختياريًا من قبل الشركات المصنعة.

نظرًا لأن مجموعة التعليمات تحدد بشكل أساسي الأدوات المتاحة للبرنامج، فمن الممكن تغييرها صعب نظرًا لأن معايير ISA تتطلب إعادة بناء (أو إعادة ترجمة) جميع البرامج التي تعمل على الكمبيوتر لـ عيسى الجديد. يتطلب هذا غالبًا تعديلات كبيرة على كل جزء من البرنامج، وهي عملية مكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب دعمًا كبيرًا من المطورين. إن تغيير معايير ISA أمر نادر الحدوث لهذا السبب على وجه التحديد، وهناك مشكلة حقيقية للغاية تتمثل في إقناع المطورين ببناء برامجهم لدعم ISA الجديد. وهنا يأتي دور RISC-V.

ما هو RISC-V؟

ISA الذي ينمو باستمرار

RISC-V هو ISA تم إنشاؤه لأول مرة في مختبر الحوسبة المتوازية في جامعة كاليفورنيا. بيركلي في عام 2010. إنه ISA مفتوح المصدر بدون حقوق ملكية مصمم للتخلص من الحاجة إلى دفع رسوم الترخيص، عادةً لشركة Intel أو ARM. في عام 2015، غادرت RISC-V المختبر، وتم إطلاق مؤسسة RISC-V مع 36 عضوًا مؤسسًا. أصبح هذا فيما بعد RISC-V International، والتي، في ظل هيكل استثماري جديد قائم على العضوية، تواصل البحث والحوكمة في RISC-V اليوم. تضم المؤسسة الآن أكثر من 100 عضو وتنظم الأحداث بشكل مستمر في جميع أنحاء العالم لدعم نمو RISC-V.

ما هو الارتفاع؟

تم تأسيس RISE في وقت سابق من هذا العام بالتعاون مع RISC-V وLinux Foundation، وهي تحظى بالفعل بدعم من Intel وMediaTek وRed Hat وQualcomm وGoogle وغيرها. تركز RISE على تحسين سلاسل أدوات البرامج لدعم نمو RISC-V. يتم تحديد اتجاه المشروع من قبل لجنة توجيهية فنية، على غرار مشاريع مؤسسة Linux الأخرى.

وتعالج منظمة RISE بشكل مباشر مشكلة الدجاجة والبيضة المتمثلة في تبني معايير جديدة لمعايير الأداء من خلال إلزام أعضائها بالالتزام بالقيمة الدولارية أو الوقت الهندسي.

تعالج منظمة RISE بشكل مباشر مشكلة الدجاجة والبيضة المتمثلة في اعتماد قانون جديد لمراجعة الحسابات من خلال مطالبة أعضائها بالالتزام قيم بالدولار أو الوقت الهندسي لتطوير برامج مفتوحة المصدر لـ RISC-V، وهي تحقق نجاحًا رائعًا بالفعل خطوات واسعة. على سبيل المثال، تمت إعادة بناء Android بالفعل ليتوافق مع RISC-V، كما حدث مع Ubuntu وبعض توزيعات Linux الأخرى.

متى قد نرى RISC-V في البرية؟

إنهم موجودون إذا كنت تعرف أين تبحث

تتوفر بالفعل أجهزة RISC-V، على الرغم من أن معظمها موجود في أنظمة مدمجة أو في أجهزة مصنعة أو موجهة إلى السوق الصينية. وقد اتجهت كل من الصين وروسيا بشكل كبير إلى RISC-V مؤخرًا كوسيلة للتنويع بعيدًا عن الاعتماد على التقنيات الغربية. تتوفر العديد من أجهزة الكمبيوتر المحمولة المستندة إلى RISC-V على Alibaba، وتشق لوحات تطوير RISC-V طريقها إلى السوق الغربية. تقدم الشركة الصينية Sipeed لوحات تطوير قائمة على RISC-V في أشكال تتراوح من بدائل سطح البخار إلى محطات Linux المحمولة، وأصدرت Huawei أول مجموعات التطوير المستندة إلى RISC-V لأجهزة إنترنت الأشياء المستندة إلى HarmonyOS مرة أخرى في عام 2021.

وبالمثل، شرعت شركة إنتل في عام 2021 في إنشاء منشأتين جديدتين للتصنيع في ولاية أريزونا، وأعلنت عن بدء بناء منشأتين أخريين في ولاية أوهايو في عام 2025. لقد عملت إنتل على إحياء عمليات المسبك في السنوات الأخيرة، ويمكن أن يساعدهم التدفق الكبير لرقائق RISC-V على ملء الحجم لهذه المصانع الجديدة التي تتخذ من الولايات المتحدة مقراً لها. إنها مقامرة تقوم بها العديد من الشركات، حيث تغوص في وقت مبكر مع RISC-V لتجنب التخلف عن الركب واكتساب الخبرة بينما يظل RISC-V في بداياته.

هل هو جاهز للوقت الكبير؟

لكن RISC-V ليس جاهزًا تمامًا للوقت الكبير. في حين أن ARM يمكن أن يكون مكلفًا، فقد تم تحسين تقنيته جيدًا. اكتسبت معايير CISC ISA شعبية في الأصل لأنها سمحت للمهندسين الأوائل بتنفيذ الميزات بسهولة في وحدات المعالجة المركزية الخاصة بهم والمطلوبة لعمليات الحوسبة الأكثر تعقيدًا. ومع ذلك، على مدى العقد الماضي، ذراعلقد نمت التصميمات المعتمدة على RISC من حيث القدرة والكفاءة مع بقائها خيارًا أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بشكل عام.

ومن الطبيعي أن تسير RISC-V على خطى ARM من خلال إنشاء سوق للأجهزة منخفضة الطاقة والموفرة للطاقة أولاً.

من الناحية النظرية، يجب أن تكون وحدات المعالجة المركزية ARM وRISC-V قادرة على تقديم أداء مماثل. ومع ذلك، فإن دعم برنامج ARM واسع النطاق بالفعل (مع تشغيل وحدات المعالجة المركزية للهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة بالفعل)، مما يمنحه تقدمًا أوليًا كبيرًا على أي أجهزة RISC-V جديدة.

تعد هذه البداية جزءًا من السبب وراء عدم تحدي RISC-V (حتى الآن) لأجهزة ARM بالنسبة لمعظم المستهلكين. ومن الطبيعي أن تسير على خطى ARM من خلال إنشاء سوق للأجهزة منخفضة الطاقة والموفرة للطاقة أولاً. إن استهداف الطرف الأدنى من السوق سيسمح لـ RISC-V أولاً بإنشاء قاعدة من الأدوات ودعم المطورين، بالإضافة إلى تحسين كفاءتها في استخدام الطاقة على مستوى الأجهزة والبرامج. بدأت RISC-V International (وبالتالي الشركات الأعضاء فيها) العمل على نقل المنتجات إلى RISC-V الآن على أمل أنه مع تقدم التنمية، تصبح التطبيقات أكثر قوة وكفاءة في استخدام الطاقة متاح.

شركة انتل؟

كما ذكرنا سابقًا، حتى Intel (مالك x86 ISA المربح) تستثمر بشكل كبير في RISC-V. أدت الصعوبات التي واجهتها شركة Intel في توفير أجهزة x86 الموفرة للطاقة إلى خسارتها أمام ARM بشكل كبير خلال الفترة الماضية عقد من الزمن، بما في ذلك الجزء الأكبر من السيليكون الداخلي الذي يركز على ARM من Apple وعلى Qualcomm وSamsung في قطاع الأجهزة المحمولة الأوسع. سوق.

لقد تم الاعتراف بإمكانات بنيات RISC منذ فترة طويلة، وهي الإمكانية التي كانت المحرك الرئيسي لقرار Apple المبكر باعتماد رقائق Motorola وPowerPC المستندة إلى RISC في أجهزة Mac المبكرة. ولكن على مدى العقد الماضي، أطلقت شركة ARM العنان لهذه الإمكانات. تجد Intel نفسها الآن تخسر حصتها في سوق x86 لصالح ARM حتى في أكثر فئاتها المهيمنة، مع قيام AWS بدفع شرائح ARM الجديدة المستندة إلى Graviton بقوة كبديل أرخص من x86 في السحابة. لقد ركزت شركة Intel على الاستثمار بكثافة في RISC-V، والالتزام العلني 1 مليار دولار لخدمات المسبك، بما في ذلك الاستثمار الكبير في مصانع RISC-V.

هل يستطيع RISC-V اللحاق بالركب؟

فقط الوقت كفيل بإثبات

إن الطلب على نجاح RISC-V واضح. ليس لدى الشركات أي رغبة في الاستمرار في ملء جيوب Intel/ARM برسوم الترخيص الخاصة بها، وقد مهدت ARM الطريق لشرائح RISC منخفضة الطاقة من خلال التنافس ضد Intel. سيحاول RISC-V محاكاة مسار ARM نحو النجاح، من خلال التنافس في مجالات الطاقة المنخفضة ومجالات التطوير أولاً.

وهذا شيء نشهده بالفعل، على سبيل المثال، مع إعلان Google وQualcomm عن أ منصة Snapdragon Wear المستندة إلى RISC-V. ومن الواضح أيضًا أنه مع إنشاء RISE والاستثمار المستمر في الشركات الكبرى من كل من الشركات المصنعة الأصلية والمستهلكين، أصبح دعم RISC-V موجودًا. لا يزال من غير الواضح ما إذا كان زخمها الحالي كافيًا لحمل RISC-V خلال العمل البطيء الذي يلحق بـ ARM، ولكن هناك مصلحة تجارية واضحة لنجاح RISC-V. أعلنت ARM عن إيرادات قياسية تزيد عن 800 مليون دولار في الربع الثاني من هذا العام وحده، والتي تأتي في النهاية من حصة أرباح الشركات الأخرى. ومع ذلك، كانت هناك رهانات فاشلة في الماضي، مع برز PowerPC، لذا سيتعين علينا أن نرى إلى أين سيتجه RISC-V من هنا.