Co je RISC-V?

I pro počítačové fandy je RISC-V tak trochu v plevelu, ale snad ne na dlouho. Je to jedna z vycházejících hvězd ve světě výpočetní techniky a je to jeden z nejúspěšnějších (ne-li nejúspěšnějších) příkladů open-source a open-standard hardwaru. Předpokládá se, že během několika příštích let budou prodány desítky miliard jader RISC-V, což je číslo, které by konkurovalo množství x86 a PAŽE jádra prodaná ve stejném časovém rámci. Zde je vše, co potřebujete vědět o RISC-V a kam směřuje.

RISC-V: Bezplatná architektura instrukční sady s otevřeným standardem

RISC-V (vyslovováno jako „riziko pět“) je architektura instrukční sady (ISA) vyvinutá a spravovaná společností RISC-V International (dříve RISC-V Foundation). ISA je výchozím bodem jakéhokoli návrhu CPU

a určuje základní věci, jako jsou základní instrukce, jaké volitelné instrukce mohou být přidány a jaký druh softwaru může nativně běžet na CPU. Kromě toho je RISC-V podle svého názvu a rvzdělaný instrukce sa počítač Architecture, což v podstatě znamená, že jeho výchozí forma přichází s velmi málo instrukcemi. ARM je také RISC design zatímco x86 je komplexní počítačový návrh instrukční sady (CISC).

Být RISC designem je pro RISC-V důležitější než ARM být RISC nebo x86 být CISC, protože RISC-V má jedinečný prodejní argument: je to otevřený standard. Každá společnost, která chce použít skladový design RISC-V, tak může volně učinit a upravit jej, jak chce. Protože x86 je ve společném vlastnictví Intel a AMD, žádná jiná společnost nemůže (legálně) vyrábět procesory x86, a přestože společnosti mohou vyrábět svou vlastní verzi čipů ARM, nejen že společnosti musí platit, ale nemohou je ani měnit ISA. S RISC-V je to naprostá svoboda.

No, možná ne úplná svoboda. Ačkoli RISC-V International (společnost stojící za RISC-V) se často označovala jako „otevřená“ a „open-source“, nedávno odstoupil od open-source a nyní mluví o RISC-V jako o ISA s otevřeným standardem. Důvodem je to, že skutečné čipy RISC-V mohou být proprietární a s uzavřeným zdrojem, i když je ISA open source. Co potřebujete vědět, je, že zatímco jakákoli společnost nebo organizace může používat RISC-V ISA zdarma, skutečné produkty mohou být uzamčeny jako x86 nebo ARM.

Tento přístup má samozřejmě své klady i zápory. Dobrou zprávou je, že neexistují žádné licenční poplatky ani omezení návrhů, což je skvělé pro společnosti, které chtějí být co nejvíce autonomní a snížit náklady na vývoj. Špatnou zprávou je, že uplatnit tuto svobodu není snadné, protože navrhování CPU není snadné. Kromě toho společnosti, které vyrábějí své vlastní procesory RISC-V, nejsou povinny tuto technologii sdílet s ostatními, ale mohou licencovat návrhy jako Arm.

Stručná historie RISC-V

RISC-V je zvláštní jméno. Člověk by si myslel, že je to pátý v řadě RISC ISA, a ačkoli to je příběh za jeho názvem, není to úplně přesné. RISC-I a RISC-II byly navrženy v roce 1981, ale RISC-III a RISC-IV nejsou skutečné ISA. Místo toho se jednalo o názvy dvou ISA s názvem SOAR a SPUR, které vyšly v roce 1984 a 1988. Mezi RISC-V a těmito ISA z 80. let neexistuje žádná podstatná souvislost, kromě skutečnosti, že jsou to všechny návrhy RISC.

RISC-V je mezi ISA prakticky miminko. Práce na RISC-V byly zahájeny v roce 2010 v Berkeley's Parallel Computing Lab (nebo zkráceně Par Lab), která získala finanční prostředky od Microsoftu a také od Intelu, tvůrce x86 JE. V roce 2011 byl první prototyp RISC-V připraven k výrobě. RISC-V se transformoval z výzkumného projektu na skutečný ISA, který mohly společnosti používat v roce 2014, kdy David Patterson a Krste Asanović zveřejnil článek argumentovat, že open-source hardware je budoucnost a že RISC-V je ISA, který tuto práci udělá. O rok později byla vytvořena nadace RISC-V.

Je to teprve osm let, co RISC-V vtrhl na scénu, a protože samotný návrh čipů může trvat roky, je těžké vyhodnotit, kde se RISC-V právě nachází. Co víme, je, že existuje více než 3 500 členů RISC-V International, oproti 600 na začátku roku 2020, 1 500 na začátku roku 2021 a 2 200 na konci roku 2021. Co se týče skutečného podílu na trhu, těžko říct, ale v Květen 2023 CTO RISC-V Mark Himelstein tvrdili, že členské společnosti prodaly „10 miliard“ jader RISC-V, což je v souladu s předpovědí pro roky 2022 a 2023.

Ambice RISC-V vzít trh CPU útokem

RISC-V International mluví o velké hře, pokud jde o růst, s odkazem na jednu studii, která předpovídá Do roku 2025 se prodá 60 miliard jader RISC-V a další, který předpovídá složenou roční míru růstu RISC-V (nebo CAGR). jen necelých 35 % do roku 2027. CAGR 35 % je extrémně agresivní a rychlý v takto zavedeném odvětví, ale stále se zvyšuje řada společností se snaží navrhnout své vlastní čipy, a to jistě pomůže pohánět RISC-V růst. Klíčové trhy pro RISC-V zahrnují průmyslové aplikace, 5G a mobilní, ale také levné smartphony, počítače, herní konzole a servery.

Zavedení RISC-V vedlo k založení společností, které se zabývají výhradně čipy RISC-V. SiFive je jednou z nejviditelnějších společností, které jako první vyrobily čip RISC-V, a má velmi podobný obchodní model jako Arm, licencující své vlastní návrhy RISC-V za účelem dosažení zisku. Dnes SiFive inzeruje využití své technologie v nositelných zařízeních, autech a v mnoha dalších oblastech. Kromě toho společnosti, které dříve používaly jiné standardy ISA, plně přešly na používání RISC-V; Microsemi, dceřiná společnost Microchip, nahradila jádra ARM ve svém FPGA s jádry RISC-V.

Je zřejmé, že RISC-V má za sebou tuny hybnosti, i když tak úplně nenaplňuje své vznešené ambice.

Existují ale i společnosti podporující a využívající RISC-V, které byste možná nečekali. Nvidia, zakládající člen, se pokusila koupit Arm od roku 2020 do roku 2022; IBM, další zakládající člen, má vlastní PowerPC ISA; Qualcomm, rovněž zakládající člen, je předním návrhářem čipů ARM; a Intel, který se podílel na vývoji RISC-V a vymyslel vývojové čipy, vyrobili x86, jeden z nejstarších a nejdůležitějších ISA vůbec. Jde o to, že mnoho společností vidí RISC-V jako něco, co může existovat vedle jiných CPU, a ne jen jako jednoduchou náhradu za ARM a x86.

Arm samozřejmě není velkým fanouškem RISC-V a vidí riziko fragmentace jako klíčový důvod, proč RISC-V nepoužívat. Fragmentace je, když jsou technologické standardy prosazovány volně nebo nejsou prosazovány, a obava z RISC-V je, že od vše lze upravit, mohlo by to vytvořit hardwarový ekosystém, kde ne všechen software RISC-V může běžet na všech RISC-V bramborové hranolky. To se ve skutečnosti již děje, protože různé čipy RISC-V pro telefony nepodporují stejné operační systémy. Samozřejmě existuje silná pobídka pro výrobce čipů RISC-V, aby dodržovali standardy, aby se této věci vyhnuli, a v budoucnu si společnosti RISC-V budou muset dávat pozor na fragmentaci.

Je zřejmé, že RISC-V má za sebou tuny hybnosti, i když tak úplně nenaplňuje své vznešené ambice. S tisíci členy včetně některých předních světových počítačových společností, univerzit a dokonce i Indie Ministerstvo elektroniky a informačních technologií, je těžké vidět, že se RISC-V nestane hlavním hráčem v oblasti výpočetní techniky scéna. Snad se za pár let budou lidé hádat, jestli je pro smartphony nejlepší ARM nebo RISC-V.