Nøgle takeaways
- RISC-V tager fart, da store virksomheder som Google og Qualcomm bakker op om den alternative instruktionssætarkitektur, hvilket udfordrer dominansen af x86 og ARM.
- RISC-V er en open source ISA designet til at eliminere licensgebyrer. Det har allerede opnået betydelig støtte med over 100 medlemmer i RISC-V Foundation.
- RISE, et projekt i samarbejde med RISC-V og Linux Foundation, tackler udfordringen med at vedtage en ny ISA ved at kræve, at medlemmer bidrager med penge eller ingeniørtid. RISC-V-enheder er allerede tilgængelige, primært i indlejrede systemer og det kinesiske marked.
RISC-V har været overalt for nylig, med den alternative instruktionssætarkitektur (ISA) opbyggende momentum for at udfordre dominansen af x86 og ARM. Dette har inkluderet flere højtprofilerede meddelelser fra Qualcomm og Google, samt den nylige dannelse af RISE-projekt (RISC-V Software Ecosystem). med støtte fra alle fra Red Hat til Intel. Google annoncerede endda for nylig, at indfødte Android-support kommer til RISC.
Store virksomheder forenes bag RISC-V, og selvom det endnu ikke er klart, om det kan leve op til hypen, lægger masser af seriøse spillere (inklusive nogle, du måske ikke forventer) deres jetoner ned. Instruktionssæt tegner til at blive en vigtig kampplads for teknologi i løbet af det næste årti, og RISC tager hurtigt fart.
Hvad er et instruktionssæt?
En kompleks byggesten af CPU-arkitektur
Før vi kommer ind på RISC-V, lad os tale om instruktionssæt, som er en af de grundlæggende byggesten i CPU-arkitekturer og definerer de opgaver, en CPU kan udføre. Disse instruktioner spænder fra meget enkle, såsom ADD (tilføje værdierne i to givne registre eller hukommelsesadresser), til mere komplekse instruktioner til hukommelsessikkerhed eller -styring. Et instruktionssæt implementerer hele eller dele af en ISA, som specificerer en række instruktioner sammen med deres forventede input og adfærd. Dette beskrives normalt som enten reducerede eller komplekse instruktionssæt-computere (RISC og CISC).
Forskellen mellem disse to kan være vanskelig, men du kan tænke på RISC som et forsøg på at kombinere mange små instruktioner til at gøre ting hurtigt (normalt i en enkelt urcyklus), hvorimod CISC har mange flere instruktioner med mere funktionalitet, der kan tage længere. Typisk vil en CPU, der implementerer hele eller dele af x86 ISA (den mest udbredte CISC ISA) implementere flere hundrede instruktioner, hvorimod det er almindeligt for RISC CPU'er at implementere under 100. De fleste ISA'er kræver ikke et fast antal instruktioner i det endelige instruktionssæt, men tilbyder i stedet et modulært design med flere udvidelser, som eventuelt er implementeret af producenterne.
Da et instruktionssæt grundlæggende definerer de værktøjer, der er tilgængelige for software, kan det ændres vanskeligt, da ISA'er kræver, at al den software, der kører på en computer, skal genopbygges (eller genkompileres) til en ny ISA. Dette kræver ofte betydelige ændringer af hver enkelt softwarebit og er en dyr og tidskrævende proces, der kræver betydelig udviklersupport. Ændring af ISA'er er sjældent netop af denne grund, og der eksisterer et meget reelt kylling-og-æg-problem i at få udviklere til at bygge deres software til at understøtte en ny ISA. Det er her RISC-V kommer ind.
Hvad er RISC-V?
En ISA, der konstant vokser
RISC-V er en ISA, som først blev oprettet ved Parallel Computing Laboratory ved U.C. Berkeley i 2010. Det er en royaltyfri open source ISA designet til at eliminere behovet for at betale licensgebyrer, normalt til Intel eller ARM. I 2015 forlod RISC-V laboratoriet, og RISC-V Foundation blev lanceret med 36 stiftende medlemmer. Dette blev senere til RISC-V International, som under en ny medlemsbaseret investeringsstruktur fortsætter forskningen og styringen af RISC-V i dag. Fonden har nu over 100 medlemmer og afholder løbende begivenheder verden over for at støtte væksten af RISC-V.
Hvad er RISE?
RISE blev grundlagt tidligere på året i samarbejde med RISC-V og Linux Foundation, og det har allerede opbakning fra blandt andet Intel, MediaTek, Red Hat, Qualcomm og Google. RISE er fokuseret på at forbedre softwareværktøjskæder for at understøtte væksten af RISC-V. Projektets retning er fastsat af en teknisk styregruppe, i lighed med andre Linux Foundation-projekter.
RISE tager direkte fat på hønen-og-æg-problemet med at vedtage en ny ISA ved at kræve, at dets medlemmer forpligter sig til dollarværdier eller ingeniørtid.
RISE tager direkte fat på kylling-og-æg-problemet med at vedtage en ny ISA ved at kræve, at dets medlemmer forpligter sig dollarværdier eller ingeniørtid til at udvikle open source-software til RISC-V, og det gør allerede godt skridt. For eksempel er Android allerede blevet genopbygget til RISC-V, ligesom Ubuntu og nogle andre Linux-distros.
Hvornår kan vi se RISC-V i naturen?
De er i nærheden, hvis du ved, hvor du skal lede
Kilde: Sipeed
RISC-V-enheder er allerede tilgængelige, dog mest i indlejrede systemer eller i enheder, der er fremstillet eller rettet mod det kinesiske marked. Både Kina og Rusland har lænet sig kraftigt ind i RISC-V for nylig som en måde at diversificere fra afhængighed af vestlige teknologier. Adskillige RISC-V-baserede bærbare computere er tilgængelige på Alibaba, og RISC-V-udviklingskort er på vej til det vestlige marked. Det kinesiske firma Sipeed tilbyder RISC-V-baserede udviklingstavler i formfaktorer lige fra Alternativer til Steam Deck til håndholdte Linux-terminaler, og Huawei udgav sine første RISC-V-baserede udviklingssæt til HarmonyOS-baserede IoT-enheder tilbage i 2021.
Ligeledes brød Intel i 2021 på to nye produktionsfaciliteter i Arizona og har annonceret, at byggeriet af yderligere to i Ohio starter i 2025. Intel har arbejdet på genoplive sin støberivirksomhed i de seneste år, og en stor tilstrømning af RISC-V-chips kunne hjælpe dem med at udfylde volumen for disse nye USA-baserede fabs. Det er et gamble, mange virksomheder tager, og dykker tidligt ind med RISC-V for at undgå at blive efterladt og få erfaring, mens RISC-V stadig er i sin vorden.
Er den klar til den store tid?
Men RISC-V er ikke helt klar til den store tid. Mens ARM kan være dyrt, er dens teknologi blevet godt raffineret. CISC ISA'er vandt oprindeligt popularitet, da de gav tidlige ingeniører mulighed for nemt at implementere funktioner i deres CPU'er, som er nødvendige for mere kompleks databehandling. Men i løbet af det sidste årti, ARM's RISC-baserede design er vokset i kapacitet og kompetence, mens de forbliver en generelt mere energieffektiv mulighed.
RISC-V følger naturligvis i ARMs fodspor ved først at skabe et marked for lavt strømforbrug og energieffektive enheder.
I teorien burde ARM og RISC-V CPU'er være i stand til lignende ydeevne. ARM-softwaresupport er dog allerede omfattende (med dens CPU'er, der allerede kører på telefoner og bærbare computere), hvilket giver den et stort indledende forspring i forhold til alle nye RISC-V-enheder.
Dette forspring er en del af grunden til, at RISC-V ikke (endnu) udfordrer ARM-enheder for de fleste forbrugere, følger naturligvis i ARMs fodspor ved at skabe et marked for enheder med lavt strømforbrug og energieffektive først. Målretning mod den lavere ende af markedet vil give RISC-V mulighed for først at etablere en base af værktøj og udviklersupport, samt forfine sin energieffektivitet på både hardware- og softwareniveau. RISC-V International (og i forlængelse heraf dets medlemsvirksomheder) begynder arbejdet med at flytte produkter til RISC-V nu i håbet om, at efterhånden som udviklingen skrider frem, bliver mere kraftfulde og energieffektive implementeringer ledig.
Intel?
Kilde: Intel
Som vi nævnte tidligere, investerer selv Intel (indehaveren af den profitable x86 ISA) stort i RISC-V. Intels vanskeligheder med at levere energieffektive x86-enheder har ført til, at det tabte betydeligt til ARM i løbet af de sidste årti, inklusive på hovedparten af Apples ARM-fokuserede interne silicium og på Qualcomm og Samsung i den bredere mobil marked.
Potentialet i RISC-arkitekturer har længe været anerkendt, et potentiale, der var en nøglefaktor bag Apples tidlige beslutning om at indføre RISC-baserede Motorola- og PowerPC-chips i de tidlige Mac-computere. Men i løbet af det sidste årti har ARM frigjort det potentiale. Intel mister nu x86-markedsandele til ARM selv i dets mest dominerende kategorier, hvor AWS presser nye Graviton-baserede ARM-chips hårdt som et billigere alternativ end x86 i skyen. Intel har satset på at investere massivt i RISC-V, offentligt forpligtet sig $1 mia til dets støberitjenester, herunder betydelig investering i RISC-V fabs.
Kan RISC-V indhente det?
Det vil tiden vise
Kilde: Siemens
Kravet om at RISC-V skal lykkes er klart. Virksomheder har intet ønske om at fortsætte med at fylde Intel/ARMs lommer med deres licensafgifter, og ARM har banet vejen for RISC-chips med lav effekt ved at konkurrere mod Intel. RISC-V vil forsøge at efterligne ARMs vej til succes, idet de først konkurrerer i de lavere kraft- og udviklingsområder.
Dette er noget, vi allerede ser ske, for eksempel med Google og Qualcomms annoncering af en RISC-V-baseret Snapdragon Wear Platform. Det er også klart, at med etableringen af RISE og den igangværende investering i større virksomheder fra både OEM- og forbrugerområdet, er der støtte til RISC-V. Hvorvidt dets nuværende momentum er nok til at føre RISC-V gennem det langsomme slag, der er ved at indhente ARM, er stadig uklart, men der er en klar forretningsinteresse for, at RISC-V får succes. ARM rapporterede en rekordomsætning på over $800 millioner alene i 2. kvartal af dette år, som i sidste ende kommer fra en andel af andre virksomheders overskud. Når det er sagt, har der tidligere været mislykkede spil, hvor PowerPC skiller sig ud, så vi må se, hvor RISC-V går herfra.