Hvad er RISC-V?

Selv for computerhobbyister er RISC-V lidt i ukrudtet, men måske ikke så længe. Det er en af ​​de stigende stjerner i computerverdenen og er et af de mest succesrige (hvis ikke det mest succesrige) eksempler på open source og open-standard hardware. Det er forudsagt, at titusindvis af milliarder af RISC-V-kerner vil blive solgt i løbet af de næste par år, et tal, der ville konkurrere med mængden af ​​x86 og ARM kerner solgt i samme tidsramme. Her er alt, hvad du behøver at vide om RISC-V, og hvor det er på vej hen.

RISC-V: En gratis og åben standard instruktionssætarkitektur

RISC-V (udtales "risk five") er en instruktionssætarkitektur (ISA) udviklet og vedligeholdt af RISC-V International (tidligere RISC-V Foundation).

En ISA er udgangspunktet for ethvert CPU-design og bestemmer grundlæggende ting som grundlæggende instruktioner, hvilke valgfri instruktioner der kan tilføjes, og hvilken slags software der kan køre på CPU'en. Derudover er RISC-V ifølge sit navn en ruddannet jegkonstruktion sog computer -enrchitecture, hvilket dybest set betyder, at dens standardform kommer med meget få instruktioner. ARM er også et RISC-design mens x86 er et komplekst instruktionssæt computerdesign (CISC).

At være et RISC-design er vigtigere for RISC-V end at ARM er RISC eller x86 som CISC, fordi RISC-V har et unikt salgsargument: det er åben standard. Enhver virksomhed, der ønsker at bruge RISC-V-designet, kan frit gøre det og ændre det, som det vil. Da x86 ejes i fællesskab af Intel og AMD, kan ingen anden virksomhed (lovligt) fremstille x86-processorer, og selvom virksomheder kan lave deres egen version af ARM-chips, de skal ikke kun betale Arm virksomheden, men de kan ikke ændre ISA. Med RISC-V er det total frihed.

Nå, måske ikke fuldstændig frihed. Selvom RISC-V International (virksomheden bag RISC-V) ofte har faktureret sig selv som "åben" og "open-source", for nylig er det gået væk fra open source og taler nu om RISC-V som en åben standard ISA. Dette skyldes, at faktiske RISC-V-chips kan være proprietære og lukkede kilder, selvom ISA er open source. Hvad du skal vide er, at selvom enhver virksomhed eller organisation kan bruge RISC-V ISA gratis, kan faktiske produkter være låst ned som x86 eller ARM.

Selvfølgelig er der fordele og ulemper ved denne tilgang. Den gode nyhed er, at der ikke er nogen licensgebyrer eller begrænsninger på design, hvilket er fantastisk for virksomheder, der ønsker at være så autonome som muligt og reducere udviklingsomkostningerne. Den dårlige nyhed er, at det ikke er let at udøve denne mængde frihed, fordi det ikke er let at designe CPU'er. Derudover er virksomheder, der laver deres egne RISC-V-processorer, ikke forpligtet til at dele denne teknologi med andre, men de kan licensere designs som Arm gør.

En kort historie om RISC-V

RISC-V er et mærkeligt navn. Man skulle tro, at det var den femte i rækken af ​​RISC ISA'er, og selvom det er historien bag navnet, er det ikke helt nøjagtigt. RISC-I og RISC-II blev designet i 1981, men RISC-III og RISC-IV er ikke egentlige ISA'er. I stedet var de navne anvendt på to ISA'er kaldet SOAR og SPUR, som udkom i henholdsvis 1984 og 1988. Der er ingen væsentlig forbindelse mellem RISC-V og disse ISA'er fra 80'erne udover det faktum, at de alle er RISC-designs.

RISC-V er praktisk talt en baby blandt ISA'er. Arbejdet med RISC-V begyndte i 2010 i Berkeley's Parallel Computing Lab (eller forkortet Par Lab), som modtog støtte fra Microsoft såvel som Intel, skaberen af ​​x86 ER EN. I 2011 var den første RISC-V-prototype klar til at blive fremstillet. RISC-V forvandlede sig fra et forskningsprojekt til en egentlig ISA, som virksomheder kunne bruge i 2014, da David Patterson og Krste Asanović udgivet et papir argumenterer for, at open source-hardware var fremtiden, og at RISC-V var ISA til at gøre jobbet. Et år senere blev RISC-V Foundation oprettet.

Det er kun otte år siden, at RISC-V brød ind på scenen, og fordi design af chips kan tage år alene, er det svært at vurdere, hvor RISC-V er lige nu. Hvad vi ved er, at der er over 3.500 medlemmer af RISC-V International, op fra 600 i starten af ​​2020, 1.500 i begyndelsen af ​​2021 og 2.200 i slutningen af ​​2021. Hvad angår den faktiske markedsandel, er det svært at sige, men i Maj 2023 RISC-V CTO Mark Himelstein hævdede, at "10'er af milliarder" af RISC-V-kerner var blevet solgt af medlemsvirksomheder, hvilket er på linje med forudsigelserne for 2022 og 2023.

RISC-Vs ambitioner om at tage CPU-markedet med storm

RISC-V International taler om et stort spil, når det kommer til vækst, og citerer en undersøgelse, der forudsiger 60 milliarder RISC-V-kerner vil blive solgt i 2025 og en anden, der forudsiger RISC-V's sammensatte årlige vækstrate (eller CAGR) vil være blot 35 % tilbage til 2027. En CAGR på 35% er ekstremt aggressiv og hurtig i en så etableret industri, men stigende et antal virksomheder søger at designe deres egne chips, og dette vil helt sikkert hjælpe med at brænde RISC-V'er vækst. Nøglemarkeder for RISC-V omfatter industrielle applikationer, 5G og mobil, men også low-end smartphones, pc'er, spillekonsoller og servere.

Introduktionen af ​​RISC-V førte til grundlaget for virksomheder, der udelukkende beskæftiger sig med RISC-V-chips. SiFive er en af ​​de mest synlige som det første firma til at lave en RISC-V-chip og har en meget lignende forretningsmodel som Arm, der licenserer sine brugerdefinerede RISC-V-designs for at tjene penge. I dag reklamerer SiFive for sin teknologis anvendelser i wearables, biler og et væld af andre områder. Ydermere har virksomheder, der engang brugte andre ISA'er, gjort den fulde overgang til at bruge RISC-V; Microsemi, et datterselskab af Microchip, erstattede ARM-kerner i sin FPGA'er med RISC-V kerner.

Det er indlysende, at RISC-V har et væld af momentum bag sig, selvom den ikke helt lever op til sine høje ambitioner.

Men der er også virksomheder, der understøtter og bruger RISC-V, som du måske ikke forventer. Nvidia, et stiftende medlem, forsøgte at købe Arm fra 2020 til 2022; IBM, et andet stiftende medlem, har sin egen PowerPC ISA; Qualcomm, også et stiftende medlem, er en førende ARM-chipdesigner; og Intel, som var involveret i RISC-V's udvikling og fabbede udviklingschips, lavede x86, en af ​​de ældste og vigtigste ISA'er nogensinde. Sagen er, at mange virksomheder ser RISC-V som noget, der kan eksistere sammen med andre CPU'er og ikke bare en simpel erstatning for ARM og x86.

Arm er selvfølgelig ikke en stor fan af RISC-V og ser risikoen for fragmentering som en nøgleårsag til ikke at bruge RISC-V. Fragmentering er, når teknologistandarder håndhæves løst eller ikke håndhæves, og frygten med RISC-V er, at siden alt kan ændres, det kunne skabe et hardware-økosystem, hvor ikke al RISC-V-software kan køre på alle RISC-V chips. Dette sker faktisk allerede, da forskellige RISC-V-chips til telefoner ikke alle understøtter de samme operativsystemer. Selvfølgelig er der et stærkt incitament for RISC-V-chipproducenter til at overholde standarder for at undgå netop dette, og i fremtiden skal RISC-V-virksomheder være forsigtige med fragmentering.

Det er indlysende, at RISC-V har et væld af momentum bag sig, selvom den ikke helt lever op til sine høje ambitioner. Med tusindvis af medlemmer, herunder nogle af verdens førende computervirksomheder, universiteter og endda Indiens Ministeriet for Elektronik og Informationsteknologi, det er svært at se, at RISC-V ikke bliver en stor aktør på computerområdet scene. Måske om nogle år vil folk skændes om, hvorvidt ARM eller RISC-V er det bedste til smartphones.