Was ist RISC-V?

Selbst für Computer-Hobbyisten ist RISC-V ein wenig im Verborgenen, aber vielleicht nicht für lange. Es ist einer der aufstrebenden Stars in der Computerwelt und eines der erfolgreichsten (wenn nicht sogar das erfolgreichste) Beispiele für Open-Source- und Open-Standard-Hardware. Es wird vorhergesagt, dass in den nächsten Jahren Dutzende Milliarden RISC-V-Kerne verkauft werden, eine Zahl, die mit der Menge von x86- und x86-Kernen konkurrieren würde ARM Kerne im gleichen Zeitraum verkauft. Hier finden Sie alles, was Sie über RISC-V und seine Entwicklung wissen müssen.

RISC-V: Eine freie und offene Befehlssatzarchitektur

RISC-V (ausgesprochen „risk five“) ist eine Befehlssatzarchitektur (ISA), die von RISC-V International (ehemals RISC-V Foundation) entwickelt und gepflegt wird.

Eine ISA ist der Ausgangspunkt jedes CPU-Designs und bestimmt grundlegende Dinge wie grundlegende Anweisungen, welche optionalen Anweisungen hinzugefügt werden können und welche Art von Software nativ auf der CPU ausgeführt werden kann. Darüber hinaus ist RISC-V seinem Namen nach ein Rerzogen ichAnleitung Set computer AArchitektur, was im Grunde bedeutet, dass die Standardform nur sehr wenige Anweisungen enthält. ARM ist ebenfalls ein RISC-Design während x86 ist ein Computerdesign mit komplexem Befehlssatz (CISC).

Dass es sich bei RISC-V um ein RISC-Design handelt, ist für RISC-V wichtiger als ARM als RISC oder x86 als CISC, da RISC-V ein Alleinstellungsmerkmal hat: Es ist ein offener Standard. Jedes Unternehmen, das das Standard-RISC-V-Design verwenden möchte, kann dies tun und es nach Belieben modifizieren. Da x86 im gemeinsamen Besitz von Intel und AMD ist, kann kein anderes Unternehmen (legal) x86-Prozessoren herstellen, und das obwohl Unternehmen können ihre eigene Version von ARM-Chips herstellen, sie müssen Arm nicht nur das Unternehmen bezahlen, sondern dürfen auch keine Änderungen vornehmen die ISA. Mit RISC-V ist es völlige Freiheit.

Nun ja, vielleicht nicht völlige Freiheit. Obwohl RISC-V International (das Unternehmen hinter RISC-V) sich selbst oft als „offen“ bezeichnet hat „Open-Source“, vor kurzem hat es sich von Open-Source abgewendet und spricht nun von RISC-V als einem ISA mit offenem Standard. Dies liegt daran, dass tatsächliche RISC-V-Chips möglicherweise proprietär und Closed-Source sind, obwohl die ISA Open-Source ist. Sie müssen wissen, dass jedes Unternehmen oder jede Organisation RISC-V ISA kostenlos nutzen kann, tatsächliche Produkte wie x86 oder ARM jedoch möglicherweise gesperrt sind.

Natürlich hat dieser Ansatz Vor- und Nachteile. Die gute Nachricht ist, dass es keine Lizenzgebühren oder Designbeschränkungen gibt, was ideal für Unternehmen ist, die so autonom wie möglich sein und die Entwicklungskosten senken möchten. Die schlechte Nachricht ist, dass es nicht einfach ist, dieses Maß an Freiheit auszuüben, weil das Design von CPUs nicht einfach ist. Darüber hinaus sind Unternehmen, die ihre eigenen RISC-V-Prozessoren herstellen, nicht verpflichtet, diese Technologie mit anderen zu teilen, sondern können Designs wie Arm lizenzieren.

Eine kurze Geschichte von RISC-V

RISC-V ist ein seltsamer Name. Man könnte meinen, es sei das fünfte in einer Reihe von RISC-ISAs, und obwohl das die Geschichte hinter dem Namen ist, ist das nicht ganz korrekt. RISC-I und RISC-II wurden 1981 entwickelt, aber RISC-III und RISC-IV sind keine echten ISAs. Stattdessen handelte es sich um Namen für zwei ISAs namens SOAR und SPUR, die 1984 bzw. 1988 herauskamen. Es gibt keinen wesentlichen Zusammenhang zwischen RISC-V und diesen ISAs aus den 80er Jahren, außer der Tatsache, dass es sich bei allen um RISC-Designs handelt.

RISC-V ist praktisch ein Baby unter den ISAs. Die Arbeit an RISC-V begann 2010 im Berkeley’s Parallel Computing Lab (oder kurz Par Lab), das sowohl von Microsoft als auch von Intel, dem Erfinder des x86, gefördert wurde IST EIN. Im Jahr 2011 war der erste RISC-V-Prototyp fertigungsbereit. RISC-V verwandelte sich 2014 von David Patterson und Krste Asanović von einem Forschungsprojekt in eine tatsächliche ISA, die Unternehmen nutzen konnten hat einen Aufsatz veröffentlicht Er argumentierte, dass Open-Source-Hardware die Zukunft sei und dass RISC-V die ISA sei, die diese Aufgabe übernehmen könne. Ein Jahr später wurde die RISC-V Foundation gegründet.

Es ist erst acht Jahre her, dass RISC-V auf den Markt kam, und da die Entwicklung von Chips allein Jahre dauern kann, ist es schwer zu beurteilen, wo RISC-V derzeit steht. Was wir wissen ist, dass es über 3.500 Mitglieder von RISC-V International gibt, gegenüber 600 Anfang 2020, 1.500 Anfang 2021 und 2.200 Ende 2021. Was den tatsächlichen Marktanteil angeht, ist es schwer zu sagen, aber in Mai 2023 RISC-V CTO Mark Himelstein behauptete, „Zehnmilliarden“ RISC-V-Kerne seien von Mitgliedsunternehmen verkauft worden, was den Prognosen für 2022 und 2023 entspricht.

Die Ambitionen von RISC-V, den CPU-Markt im Sturm zu erobern

RISC-V International spricht vom großen Wachstum, wenn es um Wachstum geht, und zitiert eine Studie, die Prognosen liefert Bis 2025 werden 60 Milliarden RISC-V-Kerne verkauft und eine andere, die die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (oder CAGR) von RISC-V vorhersagt bis 2027 knapp 35 %. Eine CAGR von 35 % ist in einer so etablierten Branche äußerst aggressiv und schnell, steigt jedoch an Zahlreiche Unternehmen versuchen, ihre eigenen Chips zu entwickeln, und dies wird sicherlich dazu beitragen, RISC-V voranzutreiben Wachstum. Zu den wichtigsten Märkten für RISC-V gehören Industrieanwendungen, 5G und Mobilfunk, aber auch Low-End-Smartphones, PCs, Spielekonsolen und Server.

Die Einführung von RISC-V führte zur Gründung von Unternehmen, die ausschließlich mit RISC-V-Chips handeln. SiFive ist eines der bekanntesten Unternehmen, das als erstes Unternehmen einen RISC-V-Chip hergestellt hat, und hat ein sehr ähnliches Geschäftsmodell wie Arm, indem es seine maßgeschneiderten RISC-V-Designs lizenziert, um Gewinne zu erzielen. Heute wirbt SiFive für den Einsatz seiner Technologie in Wearables, Autos und einer Vielzahl anderer Bereiche. Darüber hinaus haben Unternehmen, die einst andere ISAs verwendeten, den vollständigen Übergang zur Verwendung von RISC-V vollzogen; Microsemi, eine Tochtergesellschaft von Microchip, ersetzte ARM-Kerne in seinem FPGAs mit RISC-V-Kernen.

Es ist offensichtlich, dass RISC-V eine Menge Schwung hinter sich hat, auch wenn es seinen hohen Ambitionen nicht ganz gerecht wird.

Aber es gibt auch Unternehmen, die RISC-V unterstützen und nutzen, von denen Sie vielleicht nicht erwarten würden. Nvidia, ein Gründungsmitglied, versuchte von 2020 bis 2022, Arm zu kaufen; IBM, ein weiteres Gründungsmitglied, verfügt über eine eigene PowerPC ISA; Qualcomm, ebenfalls Gründungsmitglied, ist ein führender ARM-Chipdesigner; und Intel, das an der Entwicklung von RISC-V beteiligt war und Entwicklungschips herstellte, stellte x86 her, einen der ältesten und wichtigsten ISAs überhaupt. Tatsache ist, dass viele Unternehmen RISC-V als etwas betrachten, das neben anderen CPUs existieren kann, und nicht nur als einfachen Ersatz für ARM und x86.

Arm ist natürlich kein großer Fan von RISC-V und sieht das Risiko einer Fragmentierung als Hauptgrund dafür, RISC-V nicht zu verwenden. Von Fragmentierung spricht man, wenn Technologiestandards nur lose oder nicht durchgesetzt werden, und das ist bei RISC-V die Befürchtung, dass dies der Fall ist Da alles geändert werden kann, könnte ein Hardware-Ökosystem entstehen, in dem nicht alle RISC-V-Software auf allen RISC-V-Geräten ausgeführt werden kann Chips. Dies geschieht tatsächlich bereits, da verschiedene RISC-V-Chips für Telefone nicht alle dieselben Betriebssysteme unterstützen. Natürlich besteht für RISC-V-Chiphersteller ein starker Anreiz, sich an Standards zu halten, um genau dies zu vermeiden, und in Zukunft müssen RISC-V-Unternehmen mit der Fragmentierung vorsichtig sein.

Es ist offensichtlich, dass RISC-V eine Menge Schwung hinter sich hat, auch wenn es seinen hohen Ambitionen nicht ganz gerecht wird. Mit Tausenden von Mitgliedern, darunter einige der weltweit führenden Computerunternehmen, Universitäten und sogar Indien Ministerium für Elektronik und Informationstechnologie, es ist schwer vorstellbar, dass RISC-V nicht zu einem wichtigen Akteur im Computerbereich wird Szene. Vielleicht wird man in ein paar Jahren darüber streiten, ob ARM oder RISC-V das Beste für Smartphones ist.