Klíčové věci
- RISC-V nabírá na síle, protože velké společnosti jako Google a Qualcomm podporují alternativní architekturu instrukční sady a zpochybňují dominanci x86 a ARM.
- RISC-V je open-source ISA navržený tak, aby eliminoval licenční poplatky. Již získala významnou podporu s více než 100 členy v nadaci RISC-V.
- RISE, projekt ve spolupráci s RISC-V a Linux Foundation, se potýká s výzvou přijetí nového ISA tím, že vyžaduje od členů, aby přispěli penězi nebo časem na vývoj. Zařízení RISC-V jsou již dostupná, především ve vestavěných systémech a na čínském trhu.
RISC-V byl v poslední době všude, s architekturou alternativních instrukčních sad (ISA), která buduje hybnou sílu, aby zpochybnila dominanci x86 a ARM. To zahrnovalo několik významných oznámení od Qualcomm a Google, stejně jako nedávné vytvoření Projekt RISC-V Software Ecosystem s podporou všech od Red Hatu po Intel. Google dokonce nedávno oznámil, že nativní Podpora Androidu přichází na RISC.
Velké společnosti se sjednocují za RISC-V, a i když zatím není jasné, zda dokáže naplnit humbuk, spousta vážných hráčů (včetně těch, které byste možná nečekali) odkládá své žetony. Instrukční sady se v příštím desetiletí stávají klíčovým bojištěm technologií a RISC rychle nabírá na síle.
Co je instrukční sada?
Komplexní stavební blok architektury CPU
Než se dostaneme k RISC-V, promluvme si o instrukčních sadách, které jsou jedním ze základních stavebních bloků architektur CPU a definují úkoly, které může CPU provádět. Tyto instrukce se pohybují od velmi jednoduchých, jako je ADD (sčítání hodnot ve dvou daných registrech nebo adresách paměti), až po složitější instrukce pro zabezpečení nebo správu paměti. Instrukční sada implementuje celý nebo část ISA, který specifikuje rozsah instrukcí spolu s jejich očekávanými vstupy a chováním. To je obvykle popisováno jako počítače se sníženou nebo komplexní instrukční sadou (RISC a CISC).
Rozdíl mezi těmito dvěma může být ošidný, ale můžete si RISC představit jako pokus o zkombinování mnoha malých instrukcí věci rychle (normálně v jednom hodinovém cyklu), zatímco CISC má mnohem více instrukcí s více funkcemi, které mohou vyžadovat delší. CPU implementující celý nebo část x86 ISA (nejrozšířenější CISC ISA) obvykle implementuje několik stovek instrukcí, zatímco u RISC CPU je běžné implementovat méně než 100. Většina ISA nevyžaduje pevný počet instrukcí v konečné sadě instrukcí, místo toho nabízí modulární design s několika rozšířeními volitelně implementovanými výrobci.
Protože instrukční sada zásadně definuje nástroje dostupné softwaru, lze ji změnit obtížné, protože ISA vyžadují, aby veškerý software běžící na počítači byl přestavěn (nebo překompilován) pro nový ISA. To často vyžaduje značné úpravy každého bitu softwaru a je to nákladný a časově náročný proces, který vyžaduje významnou podporu vývojáře. Změna ISA je vzácná právě z tohoto důvodu a existuje velmi skutečný problém slepice a vejce, jak přimět vývojáře, aby vytvořili svůj software pro podporu nového ISA. To je místo, kde přichází RISC-V.
Co je RISC-V?
ISA, která neustále roste
RISC-V je ISA poprvé vytvořená v Parallel Computing Laboratory v U.C. Berkeley v roce 2010. Je to bezplatný open-source ISA navržený tak, aby eliminoval nutnost platit licenční poplatky, obvykle Intel nebo ARM. V roce 2015 RISC-V opustila laboratoř a byla zahájena nadace RISC-V Foundation s 36 zakládajícími členy. Později se z toho stala RISC-V International, která v rámci nové investiční struktury založené na členství pokračuje ve výzkumu a řízení RISC-V dodnes. Nadace má nyní více než 100 členů a nepřetržitě pořádá akce po celém světě na podporu růstu RISC-V.
Co je RISE?
RISE byla založena začátkem tohoto roku ve spolupráci s RISC-V a Linux Foundation a již má podporu mimo jiné od Intel, MediaTek, Red Hat, Qualcomm a Google. RISE se zaměřuje na zlepšování softwarových nástrojových řetězců pro podporu růstu RISC-V. Směr projektu určuje technický řídící výbor, podobně jako jiné projekty Linux Foundation.
RISE přímo řeší problém slepice a vejce v podobě přijetí nového ISA tím, že od svých členů vyžaduje, aby věnovali dolarové hodnoty nebo čas na vývoj.
RISE přímo řeší problém slepice a vejce v podobě přijetí nového ISA tím, že od svých členů požaduje, aby se zavázali dolarové hodnoty nebo inženýrský čas k vývoji softwaru s otevřeným zdrojovým kódem pro RISC-V, a to už je skvělé kroky. Například Android již byl přestavěn pro RISC-V, stejně jako Ubuntu a některé další linuxové distribuce.
Kdy uvidíme RISC-V ve volné přírodě?
Jsou kolem, pokud víte, kde hledat
Zdroj: Sipeed
Zařízení RISC-V jsou již k dispozici, i když většinou ve vestavěných systémech nebo v zařízeních vyráběných nebo zaměřených na čínský trh. Čína i Rusko se nedávno silně opřely o RISC-V jako způsob, jak se zbavit závislosti na západních technologiích. Na Alibaba je k dispozici několik notebooků založených na RISC-V a vývojové desky RISC-V si razí cestu na západní trh. Čínská firma Sipeed nabízí vývojové desky založené na RISC-V v různých formách Steam Deck alternativy na kapesní linuxové terminály a společnost Huawei vydala své první vývojové sady založené na RISC-V pro zařízení IoT založená na HarmonyOS zpět v roce 2021.
Stejně tak Intel v roce 2021 prorazil ve dvou nových výrobních závodech v Arizoně a oznámil, že výstavba dvou dalších v Ohiu začne v roce 2025. Intel na tom pracoval vzkřísit své slévárenské provozy v posledních letech a velký příliv čipů RISC-V by jim mohl pomoci naplnit objem těchto nových továren se sídlem v USA. Je to hazard, který podstupuje mnoho společností, které se s RISC-V začínají potápět, aby nezůstaly pozadu a získaly zkušenosti, zatímco RISC-V je stále v plenkách.
Je to připraveno na velký čas?
Ale RISC-V není úplně připraven na velkou dobu. Zatímco ARM může být drahý, jeho technologie byla dobře propracovaná. CISC ISA si původně získaly popularitu, protože umožňovaly raným inženýrům snadno implementovat funkce do jejich CPU, které jsou vyžadovány pro složitější výpočty. Během posledního desetiletí však PAŽENávrhy založené na RISC narostly ve schopnosti a kompetentnosti, přičemž zůstaly obecně energeticky účinnější možností.
RISC-V přirozeně jde ve stopách ARM tím, že nejprve vytváří trh pro nízkoenergetická a energeticky účinná zařízení.
Teoreticky by procesory ARM a RISC-V měly být schopné podobného výkonu. Softwarová podpora ARM je však již rozsáhlá (s jeho CPU již běží telefony a notebooky), což mu dává obrovský počáteční náskok před jakýmikoli novými zařízeními RISC-V.
Tento náskok je jedním z důvodů, proč RISC-V není (zatím) výzvou pro zařízení ARM pro většinu spotřebitelů, přirozeně následuje ve stopách ARM tím, že vytváří trh pro nízkoenergetická a energeticky účinná zařízení První. Zacílení na nižší část trhu umožní RISC-V nejprve vytvořit základnu pro podporu nástrojů a vývojářů a také vylepšit svou energetickou účinnost na hardwarové i softwarové úrovni. RISC-V International (a potažmo její členské společnosti) začínají pracovat na přesunu produktů do RISC-V nyní v naději, že s postupujícím vývojem se stanou výkonnější a energeticky účinnější implementace dostupný.
Intel?
Zdroj: Intel
Jak jsme již zmínili dříve, dokonce i Intel (vlastník ziskového x86 ISA) investuje velké částky do RISC-V. Potíže Intelu s poskytováním energeticky účinných x86 zařízení vedly k tomu, že za poslední dobu výrazně ztratil na ARM desetiletí, včetně většiny interního křemíku Apple zaměřeného na ARM a Qualcommu a Samsungu v širších mobilních trh.
Potenciál RISC architektur je již dlouho uznáván, potenciál, který byl klíčovou hnací silou raného rozhodnutí společnosti Apple přijmout čipy Motorola a PowerPC založené na RISC v raných počítačích Mac. Ale během posledního desetiletí ARM tento potenciál uvolnil. Intel nyní zjišťuje, že ztrácí podíl na trhu x86 ve prospěch ARM i ve svých nejdominantnějších kategoriích, přičemž AWS tvrdě prosazuje nové čipy ARM založené na Graviton jako levnější alternativu než x86 v cloudu. Intel se zaměřil na velké investice do RISC-V a veřejně se zavázal 1 miliarda USD na služby slévárny, včetně významných investic do fab RISC-V.
Dokáže RISC-V dohnat?
Pouze čas ukáže
Zdroj: Siemens
Požadavek na úspěch RISC-V je jasný. Firmy si nepřejí nadále plnit kapsy Intel/ARM svými licenčními poplatky a ARM vydláždil cestu pro nízkoenergetické RISC čipy tím, že konkuruje Intelu. RISC-V se pokusí napodobit cestu ARM k úspěchu a nejprve bude soutěžit v oblastech s nižší spotřebou a vývojem.
To je něco, co již vidíme, jak se děje, například s oznámením společností Google a Qualcomm o a Platforma Snapdragon Wear založená na RISC-V. Je také jasné, že se zřízením RISC a pokračujícími investicemi do velkých společností z oblasti OEM i spotřebitelů existuje podpora pro RISC-V. Zda je jeho současná dynamika dostatečná k tomu, aby přenesla RISC-V přes pomalý průšvih, který dohání ARM, zůstává nejasné, ale existuje jasný obchodní zájem, aby RISC-V uspěl. ARM jen za druhé čtvrtletí letošního roku vykázal rekordní tržby přes 800 milionů dolarů, které nakonec pocházejí z podílu na ziscích ostatních společností. To znamená, že v minulosti došlo k neúspěšným hazardům, přičemž PowerPC vyčnívalo, takže se budeme muset podívat, kam se RISC-V dostane odtud.