RISC-V: Wie Unternehmen es in die Zukunft treiben

Die zentralen Thesen

• RISC-V gewinnt an Dynamik, da große Unternehmen wie Google und Qualcomm die alternative Befehlssatzarchitektur unterstützen und damit die Dominanz von x86 und ARM herausfordern.
• RISC-V ist eine Open-Source-ISA, die darauf abzielt, Lizenzgebühren zu eliminieren. Mit über 100 Mitgliedern in der RISC-V Foundation hat es bereits erhebliche Unterstützung erhalten.
• RISE, ein Projekt in Zusammenarbeit mit RISC-V und der Linux Foundation, stellt sich der Herausforderung der Einführung einer neuen ISA, indem es von den Mitgliedern verlangt, Geld oder Entwicklungszeit beizusteuern. RISC-V-Geräte sind bereits verfügbar, vor allem in eingebetteten Systemen und auf dem chinesischen Markt.

RISC-V ist in letzter Zeit allgegenwärtig, da die alternative Befehlssatzarchitektur (ISA) an Fahrt gewinnt, um die Dominanz von x86 und ARM herauszufordern. Dazu gehörten mehrere hochkarätige Ankündigungen von Qualcomm und Google, sowie die jüngste Gründung der RISE-Projekt (RISC-V Software Ecosystem).

mit Unterstützung von allen, von Red Hat bis Intel. Google hat dies sogar kürzlich angekündigt Android-Unterstützung kommt für RISC.

Große Unternehmen schließen sich hinter RISC-V zusammen, und obwohl noch nicht klar ist, ob es dem Hype gerecht werden kann, setzen zahlreiche ernsthafte Akteure (darunter auch einige, die Sie vielleicht nicht erwarten würden) ihr Bestes. Befehlssätze werden im nächsten Jahrzehnt zu einem wichtigen Schlachtfeld für die Technologie, und RISC gewinnt schnell an Dynamik.

Was ist ein Befehlssatz?

Ein komplexer Baustein der CPU-Architektur

Bevor wir uns mit RISC-V befassen, sprechen wir über Befehlssätze, die einen der grundlegenden Bausteine ​​von CPU-Architekturen darstellen und die Aufgaben definieren, die eine CPU ausführen kann. Diese Anweisungen reichen von sehr einfachen Anweisungen wie ADD (Addieren der Werte in zwei bestimmten Registern oder Speicheradressen) bis hin zu komplexeren Anweisungen für die Speichersicherheit oder -verwaltung. Ein Befehlssatz implementiert einen ISA ganz oder teilweise, der eine Reihe von Befehlen zusammen mit ihren erwarteten Eingaben und ihrem erwarteten Verhalten angibt. Dies wird normalerweise als Computer mit reduziertem oder komplexem Befehlssatz (RISC und CISC) beschrieben.

Der Unterschied zwischen diesen beiden kann schwierig sein, aber Sie können sich RISC als den Versuch vorstellen, viele kleine Anweisungen zu kombinieren Dinge schnell (normalerweise in einem einzigen Taktzyklus), während CISC viel mehr Befehle mit mehr Funktionalität hat, die möglicherweise benötigt werden länger. Typischerweise implementiert eine CPU, die x86 ISA (das am weitesten verbreitete CISC ISA) vollständig oder teilweise implementiert, mehrere hundert Anweisungen, während RISC-CPUs häufig weniger als 100 implementieren. Die meisten ISAs erfordern keine feste Anzahl von Anweisungen im endgültigen Befehlssatz, sondern bieten stattdessen einen modularen Aufbau mit mehreren Erweiterungen, die optional von den Herstellern implementiert werden können.

Da ein Befehlssatz im Wesentlichen die für die Software verfügbaren Tools definiert, kann er geändert werden schwierig, da ISAs erfordern, dass die gesamte auf einem Computer ausgeführte Software für einen Zeitraum neu erstellt (oder neu kompiliert) wird neue ISA. Dies erfordert häufig erhebliche Änderungen an jedem Teil der Software und ist ein kostspieliger und zeitaufwändiger Prozess, der erhebliche Entwicklerunterstützung erfordert. Genau aus diesem Grund kommt es selten vor, ISAs zu ändern, und es besteht ein echtes Henne-Ei-Problem, Entwickler dazu zu bringen, ihre Software so zu entwickeln, dass sie eine neue ISA unterstützt. Hier kommt RISC-V ins Spiel.

Was ist RISC-V?

Eine ISA, die stetig wächst

RISC-V ist eine ISA, die erstmals im Parallel Computing Laboratory der U.C. entwickelt wurde. Berkeley im Jahr 2010. Es handelt sich um eine lizenzfreie Open-Source-ISA, die darauf ausgelegt ist, die Zahlung von Lizenzgebühren, die normalerweise an Intel oder ARM gehen, überflüssig zu machen. Im Jahr 2015 verließ RISC-V das Labor und die RISC-V Foundation wurde mit 36 ​​Gründungsmitgliedern ins Leben gerufen. Daraus wurde später RISC-V International, das im Rahmen einer neuen, auf Mitgliedschaft basierenden Investitionsstruktur die Forschung und Leitung von RISC-V bis heute fortführt. Die Stiftung hat mittlerweile über 100 Mitglieder und führt weltweit kontinuierlich Veranstaltungen durch, um das Wachstum von RISC-V zu unterstützen.

Was ist RISE?

RISE wurde Anfang des Jahres in Zusammenarbeit mit RISC-V und der Linux Foundation gegründet und wird bereits unter anderem von Intel, MediaTek, Red Hat, Qualcomm und Google unterstützt. RISE konzentriert sich auf die Verbesserung von Software-Toolchains, um das Wachstum von RISC-V zu unterstützen. Die Richtung des Projekts wird von einem technischen Lenkungsausschuss festgelegt, ähnlich wie bei anderen Projekten der Linux Foundation.

RISE geht das Henne-Ei-Problem bei der Einführung einer neuen ISA direkt an, indem es von seinen Mitgliedern verlangt, Dollarwerte oder Entwicklungszeit zu leisten.

RISE geht das Henne-Ei-Problem der Einführung einer neuen ISA direkt an, indem es von seinen Mitgliedern ein Engagement verlangt Die Entwicklung von Open-Source-Software für RISC-V erfordert weder Dollar-Werte noch Entwicklungsaufwand, und es macht bereits große Fortschritte Schritte. Beispielsweise wurde Android bereits für RISC-V umgebaut, ebenso wie Ubuntu und einige andere Linux-Distributionen.

Wann könnten wir RISC-V in freier Wildbahn sehen?

Sie sind in der Nähe, wenn Sie wissen, wo Sie suchen müssen

RISC-V-Geräte sind bereits verfügbar, allerdings meist in eingebetteten Systemen oder in Geräten, die für den chinesischen Markt hergestellt oder für diesen bestimmt sind. Sowohl China als auch Russland haben sich in letzter Zeit stark für RISC-V entschieden, um sich von der Abhängigkeit westlicher Technologien zu lösen. Auf Alibaba sind mehrere RISC-V-basierte Laptops erhältlich, und RISC-V-Entwicklungsboards sind auf dem Weg auf den westlichen Markt. Das chinesische Unternehmen Sipeed bietet RISC-V-basierte Entwicklungsboards in verschiedenen Formfaktoren an Steam Deck-Alternativen auf tragbare Linux-Terminals, und Huawei veröffentlichte seine ersten RISC-V-basierten Entwicklungskits für HarmonyOS-basierte IoT-Geräte zurück im Jahr 2021.

Ebenso hat Intel im Jahr 2021 den Grundstein für zwei neue Fertigungsanlagen in Arizona gelegt und angekündigt, dass der Bau von zwei weiteren in Ohio im Jahr 2025 beginnen wird. Intel hat daran gearbeitet seinen Gießereibetrieb wieder aufleben lassen in den letzten Jahren, und ein großer Zustrom von RISC-V-Chips könnte ihnen helfen, das Volumen für diese neuen Fabriken in den USA zu füllen. Es ist ein Wagnis, das viele Unternehmen eingehen und sich frühzeitig mit RISC-V befassen, um nicht ins Hintertreffen zu geraten und Erfahrungen zu sammeln, während RISC-V noch in den Kinderschuhen steckt.

Ist es bereit für den großen Auftritt?

Aber RISC-V ist noch nicht ganz bereit für den großen Durchbruch. Auch wenn ARM teuer sein kann, ist seine Technologie gut ausgereift. CISC-ISAs erfreuten sich ursprünglich großer Beliebtheit, da sie es frühen Ingenieuren ermöglichten, Funktionen, die für komplexere Berechnungen erforderlich waren, einfach in ihre CPUs zu implementieren. Im letzten Jahrzehnt jedoch ARMDie RISC-basierten Designs von haben an Leistungsfähigkeit und Kompetenz zugenommen und bleiben dennoch eine allgemein energieeffizientere Option.

RISC-V tritt natürlich in die Fußstapfen von ARM und erschließt zunächst einen Markt für stromsparende und energieeffiziente Geräte.

Theoretisch sollten ARM- und RISC-V-CPUs eine ähnliche Leistung erbringen können. Die ARM-Softwareunterstützung ist jedoch bereits umfangreich (die CPUs laufen bereits in Telefonen und Laptops), was dem Unternehmen einen großen Vorsprung gegenüber allen neuen RISC-V-Geräten verschafft.

Dieser Vorsprung ist einer der Gründe, warum RISC-V für die meisten Verbraucher (noch) keine Herausforderung für ARM-Geräte darstellt. natürlich in die Fußstapfen von ARM treten und einen Markt für stromsparende und energieeffiziente Geräte erschließen Erste. Die Ausrichtung auf das untere Ende des Marktes wird es RISC-V ermöglichen, zunächst eine Basis an Werkzeugen und Entwicklerunterstützung aufzubauen und seine Energieeffizienz sowohl auf Hardware- als auch auf Softwareebene zu verbessern. RISC-V International (und damit auch seine Mitgliedsunternehmen) beginnen mit der Arbeit an der Umstellung von Produkten auf RISC-V Jetzt in der Hoffnung, dass mit fortschreitender Entwicklung leistungsfähigere und energieeffizientere Implementierungen entstehen verfügbar.

Intel?

Wie wir bereits erwähnt haben, investiert sogar Intel (der Besitzer des profitablen x86 ISA) viel in RISC-V. Intels Schwierigkeiten bei der Bereitstellung energieeffizienter x86-Geräte haben dazu geführt, dass das Unternehmen in der letzten Zeit deutlich gegen ARM verloren hat Jahrzehnt, einschließlich des Großteils des ARM-fokussierten internen Siliziums von Apple und von Qualcomm und Samsung im breiteren Mobilfunkbereich Markt.

Das Potenzial von RISC-Architekturen ist seit langem erkannt, ein Potenzial, das ein wesentlicher Auslöser für Apples frühe Entscheidung war, RISC-basierte Motorola- und PowerPC-Chips in frühen Macs einzusetzen. Aber im letzten Jahrzehnt hat ARM dieses Potenzial freigesetzt. Intel verliert nun selbst in seinen dominantesten Kategorien x86-Marktanteile an ARM, da AWS neue Graviton-basierte ARM-Chips als günstigere Alternative zu x86 in der Cloud stark vorantreibt. Intel hat dazu übergegangen, stark in RISC-V zu investieren und sich öffentlich dazu bekannt 1 Milliarde US-Dollar für seine Gießereidienstleistungen, einschließlich erheblicher Investitionen in RISC-V-Fabriken.

Kann RISC-V aufholen?

Nur die Zeit kann es verraten

Die Forderung nach einem Erfolg von RISC-V ist klar. Unternehmen haben keine Lust, die Taschen von Intel/ARM weiterhin mit ihren Lizenzgebühren aufzufüllen, und ARM hat den Weg für RISC-Chips mit geringem Stromverbrauch geebnet, indem es mit Intel konkurriert. RISC-V wird versuchen, den Erfolgsweg von ARM nachzuahmen und zunächst in den Bereichen mit geringerer Leistung und Entwicklung zu konkurrieren.

Dies ist etwas, was wir beispielsweise bereits mit der Ankündigung von Google und Qualcomm beobachten können RISC-V-basierte Snapdragon Wear-Plattform. Es ist auch klar, dass mit der Gründung von RISE und den laufenden Investitionen in große Unternehmen sowohl aus dem OEM- als auch dem Verbraucherbereich Unterstützung für RISC-V vorhanden ist. Ob die aktuelle Dynamik ausreicht, um RISC-V durch den langsamen Aufholprozess zu ARM zu bringen, bleibt unklar, aber es besteht ein klares geschäftliches Interesse am Erfolg von RISC-V. Allein im zweiten Quartal dieses Jahres meldete ARM einen Rekordumsatz von über 800 Millionen US-Dollar, der letztendlich aus einem Teil der Gewinne anderer Unternehmen stammt. Allerdings gab es in der Vergangenheit bereits gescheiterte Versuche, wobei PowerPC herausragte, wir müssen also abwarten, wohin sich RISC-V von hier aus entwickelt.