Ключови изводи
- RISC-V набира скорост, тъй като големи компании като Google и Qualcomm връщат алтернативната архитектура на набора от инструкции, предизвиквайки господството на x86 и ARM.
- RISC-V е ISA с отворен код, предназначен да елиминира лицензионните такси. Вече спечели значителна подкрепа с над 100 членове във фондацията RISC-V.
- RISE, проект в сътрудничество с RISC-V и Linux Foundation, се справя с предизвикателството на приемането на нов ISA, като изисква от членовете да дадат пари или инженерно време. Устройствата RISC-V вече са налични, предимно във вградени системи и на китайския пазар.
RISC-V е навсякъде напоследък, с алтернативната архитектура на набора от инструкции (ISA), която набира инерция, за да предизвика доминацията на x86 и ARM. Това включва няколко високопоставени съобщения от Qualcomm и Google, както и скорошното формиране на Проект RISE (RISC-V софтуерна екосистема). с подкрепата на всеки от Red Hat до Intel. Google дори наскоро обяви, че роден Поддръжката за Android идва в RISC.
Големите компании се обединяват зад RISC-V и въпреки че все още не е ясно дали може да оправдае рекламата, много сериозни играчи (включително някои, които може би не очаквате) слагат чиповете си. Комплектите инструкции се оформят като ключово бойно поле за технологиите през следващото десетилетие и RISC бързо набира скорост.
Какво е набор от инструкции?
Сложен градивен елемент на CPU архитектура
Преди да навлезем в RISC-V, нека поговорим за наборите от инструкции, които са един от основните градивни елементи на CPU архитектурите и дефинират задачите, които CPU може да изпълнява. Тези инструкции варират от много прости, като ADD (събиране на стойностите в два дадени регистъра или адреса на паметта), до по-сложни инструкции за сигурност или управление на паметта. Наборът от инструкции изпълнява целия или част от ISA, който определя набор от инструкции заедно с техните очаквани входове и поведение. Това обикновено се описва или като компютри с намален или сложен набор от инструкции (RISC и CISC).
Разликата между тези две може да е трудна, но можете да мислите за RISC като за опит да комбинирате много малки инструкции, които да правите нещата бързо (обикновено за един такт), докато CISC има много повече инструкции с повече функционалност, която може да отнеме повече време. Обикновено CPU, изпълняващ цялата или част от x86 ISA (най-широко разпространената CISC ISA), ще изпълнява няколкостотин инструкции, докато за RISC процесорите е обичайно да прилагат под 100. Повечето ISA не изискват фиксиран брой инструкции в окончателния набор от инструкции, вместо това предлагат модулен дизайн с няколко разширения, внедрявани по избор от производителите.
Тъй като наборът от инструкции основно дефинира наличните инструменти за софтуера, той може да бъде променен трудно, тъй като ISA изискват целият софтуер, работещ на компютър, да бъде преустроен (или повторно компилиран) за нов ISA. Това често изисква значителни модификации на всеки бит от софтуера и е скъп и отнемащ време процес, който изисква значителна поддръжка от разработчици. Промяната на ISA е рядкост именно поради тази причина и съществува много реален проблем с кокошката и яйцето, когато разработчиците трябва да създадат своя софтуер, за да поддържат нов ISA. Точно тук се намесва RISC-V.
Какво е RISC-V?
ISA, която непрекъснато се разраства
RISC-V е ISA, създаден за първи път в лабораторията за паралелни изчисления в U.C. Бъркли през 2010 г. Това е безплатна ISA с отворен код, предназначена да елиминира необходимостта от плащане на лицензионни такси, обикновено на Intel или ARM. През 2015 г. RISC-V напусна лабораторията и стартира фондацията RISC-V с 36 основатели. Това по-късно става RISC-V International, което, съгласно нова инвестиционна структура, базирана на членство, продължава изследванията и управлението на RISC-V днес. Фондацията вече има над 100 членове и непрекъснато организира събития по целия свят, за да подкрепи растежа на RISC-V.
Какво е RISE?
RISE беше основана по-рано тази година в сътрудничество с RISC-V и Linux Foundation и вече има подкрепа от Intel, MediaTek, Red Hat, Qualcomm и Google, наред с други. RISE се фокусира върху подобряването на вериги от софтуерни инструменти, за да поддържа растежа на RISC-V. Посоката на проекта се определя от технически ръководен комитет, подобно на други проекти на Linux Foundation.
RISE директно се справя с проблема с кокошката и яйцето при приемането на нов ISA, като изисква от членовете си да отделят стойности в долари или време за инженеринг.
RISE директно се справя с проблема с кокошката и яйцето при приемането на нов ISA, като изисква от своите членове да се ангажират доларови стойности или инженерно време за разработване на софтуер с отворен код за RISC-V и вече се справя страхотно крачки. Например, Android вече е преустроен за RISC-V, както и Ubuntu и някои други Linux дистрибуции.
Кога можем да видим RISC-V в дивата природа?
Те са наоколо, ако знаете къде да търсите
Източник: Sipeed
Устройствата RISC-V вече са налични, но най-вече във вградени системи или в устройства, произведени или насочени към китайския пазар. И Китай, и Русия наскоро се облегнаха силно на RISC-V като начин за диверсификация от зависимостта от западните технологии. Няколко лаптопа, базирани на RISC-V, се предлагат на Alibaba, а платките за разработка на RISC-V си проправят път към западния пазар. Китайската фирма Sipeed предлага базирани на RISC-V платки за разработка във форм-фактори, вариращи от Алтернативи на Steam Deck към преносими Linux терминали и Huawei пусна първите си RISC-V-базирани комплекти за разработка за базирани на HarmonyOS IoT устройства още през 2021 г.
По същия начин Intel направи първа копка през 2021 г. на две нови производствени мощности в Аризона и обяви изграждането на още две в Охайо, което ще започне през 2025 г. Intel работи за възроди своите леярни операции през последните години и големият приток на RISC-V чипове може да им помогне да запълнят обема за тези нови базирани в САЩ фабрики. Това е хазарт, който много компании предприемат, започвайки рано с RISC-V, за да избегнат изоставяне и да натрупат опит, докато RISC-V остава в начален стадий.
Готово ли е за голямото време?
Но RISC-V не е съвсем готов за голямото време. Докато ARM може да бъде скъп, неговата технология е добре усъвършенствана. CISC ISA първоначално придобиха популярност, тъй като позволиха на ранните инженери да внедряват лесно функции в своите процесори, които са необходими за по-сложни изчисления. Въпреки това, през последното десетилетие, ARMБазираните на RISC дизайни нараснаха в капацитет и компетентност, като същевременно остават като цяло по-енергийно ефективна опция.
RISC-V естествено следва стъпките на ARM, като първо създава пазар за устройства с ниска мощност и енергийна ефективност.
На теория процесорите ARM и RISC-V трябва да имат подобна производителност. Софтуерната поддръжка на ARM обаче вече е широка (с нейните процесори вече работят телефони и лаптопи), което му дава огромна първоначална преднина пред всички нови RISC-V устройства.
Тази преднина е част от причината, поради която RISC-V (все още) не е предизвикателство за ARM устройства за повечето потребители, естествено следване на стъпките на ARM чрез създаване на пазар за устройства с ниска мощност и енергийна ефективност първи. Насочването към долния край на пазара ще позволи на RISC-V първо да създаде база от инструменти и поддръжка за разработчици, както и да подобри своята енергийна ефективност както на хардуерно, така и на софтуерно ниво. RISC-V International (и, като разширение, неговите компании-членки) започват работа по преместване на продукти към RISC-V сега с надеждата, че с напредването на развитието ще станат по-мощни и енергийно ефективни реализации на разположение.
Intel?
Източник: Intel
Както споменахме по-рано, дори Intel (собственикът на печелившата x86 ISA) инвестира големи средства в RISC-V. Трудностите на Intel при предоставянето на енергийно ефективни x86 устройства доведоха до значителна загуба от ARM през последния десетилетие, включително върху по-голямата част от вътрешния силикон на Apple, фокусиран върху ARM, и върху Qualcomm и Samsung в по-широкия мобилен сектор пазар.
Потенциалът на RISC архитектурите отдавна е признат, потенциал, който беше ключов двигател на ранното решение на Apple да приеме базирани на RISC чипове Motorola и PowerPC в ранните Mac. Но през последното десетилетие ARM отприщи този потенциал. Сега Intel открива, че губи x86 пазарен дял от ARM дори в най-доминиращите си категории, като AWS прокарва силно новите базирани на Graviton ARM чипове като по-евтина алтернатива от x86 в облака. Intel се насочи към инвестиране сериозно в RISC-V, като се ангажира публично 1 милиард долара за леярските услуги, включително значителни инвестиции в RISC-V фабрики.
Може ли RISC-V да навакса?
Само времето ще покаже
Източник: Siemens
Търсенето на RISC-V за успех е ясно. Бизнесът няма желание да продължава да пълни джобовете на Intel/ARM с техните лицензионни такси, а ARM проправи пътя за нискоенергийни RISC чипове, като се конкурира с Intel. RISC-V ще се опита да подражава на пътя на ARM към успеха, като се състезава първо в пространствата с по-ниска мощност и разработка.
Това е нещо, което вече виждаме да се случва, например с обявяването на Google и Qualcomm за RISC-V базирана платформа Snapdragon Wear. Също така е ясно, че със създаването на RISE и продължаващите инвестиции в големи компании както от OEM, така и от потребителското пространство, поддръжката за RISC-V е налице. Остава неясно дали сегашната му инерция е достатъчна, за да пренесе RISC-V през бавния процес, който настига ARM, но има ясен бизнес интерес RISC-V да успее. ARM отчете рекордни приходи от над 800 милиона долара само през второто тримесечие на тази година, което в крайна сметка идва от дял от печалбите на други компании. Това каза, че в миналото имаше неуспешни хазартни игри, като PowerPC се открояваше, така че ще трябва да видим накъде отива RISC-V оттук нататък.