Τι είναι το RISC-V;

Ακόμη και για τους χομπίστες της πληροφορικής, το RISC-V είναι λίγο στο ζιζάνιο, αλλά ίσως όχι για πολύ. Είναι ένα από τα ανερχόμενα αστέρια στον κόσμο των υπολογιστών και είναι ένα από τα πιο επιτυχημένα (αν όχι το πιο επιτυχημένο) παραδείγματα υλικού ανοιχτού κώδικα και ανοιχτού προτύπου. Προβλέπεται ότι δεκάδες δισεκατομμύρια πυρήνες RISC-V θα πωληθούν τα επόμενα χρόνια, αριθμός που θα συναγωνιζόταν την ποσότητα των x86 και ΜΠΡΑΤΣΟ πυρήνες που πωλούνται στο ίδιο χρονικό πλαίσιο. Εδώ είναι όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για το RISC-V και πού πηγαίνει.

RISC-V: Μια δωρεάν και ανοιχτών προδιαγραφών αρχιτεκτονική συνόλου εντολών

Το RISC-V (προφέρεται "ρίσκο πέντε") είναι μια αρχιτεκτονική συνόλου εντολών (ISA) που αναπτύχθηκε και διατηρείται από το RISC-V International (πρώην Ίδρυμα RISC-V).

Ένα ISA είναι το σημείο εκκίνησης οποιουδήποτε σχεδίου CPU και καθορίζει θεμελιώδη πράγματα όπως βασικές οδηγίες, ποιες προαιρετικές οδηγίες μπορούν να προστεθούν και τι είδους λογισμικό μπορεί να εκτελεστεί εγγενώς στην CPU. Επιπλέον, το RISC-V είναι, σύμφωνα με το όνομά του, α rμορφωμένος Εγώεντολές μικρόet υπολογιστή ένααρχιτεκτονική, που ουσιαστικά σημαίνει ότι η προεπιλεγμένη μορφή του συνοδεύεται από πολύ λίγες οδηγίες. Το ARM είναι επίσης σχέδιο RISC ενώ Το x86 είναι ένα σύνθετο σχέδιο υπολογιστή σετ εντολών (CISC).

Το να είναι σχέδιο RISC είναι πιο σημαντικό για το RISC-V από το να είναι το ARM να είναι RISC ή το x86 να είναι CISC επειδή το RISC-V έχει ένα μοναδικό σημείο πώλησης: είναι ανοιχτού προτύπου. Οποιαδήποτε εταιρεία θέλει να χρησιμοποιήσει το στοκ σχέδιο RISC-V είναι ελεύθερη να το κάνει και να το τροποποιήσει όπως θέλει. Καθώς ο x86 ανήκει από κοινού στην Intel και την AMD, καμία άλλη εταιρεία δεν μπορεί (νόμιμα) να κατασκευάσει επεξεργαστές x86, και παρόλο που οι εταιρείες μπορούν να φτιάξουν τη δική τους έκδοση των τσιπ ARM, όχι μόνο πρέπει να πληρώσουν Arm the company, αλλά δεν μπορούν να αλλάξουν ο ΙΣΑ. Με το RISC-V, είναι απόλυτη ελευθερία.

Λοιπόν, ίσως όχι απόλυτη ελευθερία. Αν και η RISC-V International (η εταιρεία πίσω από την RISC-V) έχει συχνά τιμολογήσει τον εαυτό της ως "ανοιχτό" και "ανοιχτού κώδικα", πρόσφατα απομακρύνθηκε από τον ανοιχτό κώδικα και τώρα μιλά για το RISC-V ως ISA ανοικτών προδιαγραφών. Αυτό συμβαίνει επειδή τα πραγματικά τσιπ RISC-V μπορεί να είναι ιδιόκτητα και κλειστού κώδικα, παρόλο που το ISA είναι ανοιχτού κώδικα. Αυτό που πρέπει να γνωρίζετε είναι ότι ενώ οποιαδήποτε εταιρεία ή οργανισμός μπορεί να χρησιμοποιήσει το RISC-V ISA δωρεάν, τα πραγματικά προϊόντα ενδέχεται να είναι κλειδωμένα όπως το x86 ή το ARM.

Φυσικά, υπάρχουν θετικά και αρνητικά σε αυτή την προσέγγιση. Τα καλά νέα είναι ότι δεν υπάρχουν τέλη αδειοδότησης ή περιορισμοί στα σχέδια, κάτι που είναι εξαιρετικό για εταιρείες που θέλουν να είναι όσο το δυνατόν πιο αυτόνομες και να μειώσουν το κόστος ανάπτυξης. Τα κακά νέα είναι ότι η άσκηση αυτού του όγκου ελευθερίας δεν είναι εύκολη, επειδή η σχεδίαση CPU δεν είναι εύκολη. Επιπλέον, οι εταιρείες που κατασκευάζουν τους δικούς τους επεξεργαστές RISC-V δεν είναι υποχρεωμένες να μοιράζονται αυτήν την τεχνολογία με άλλους, αλλά μπορούν να εκδώσουν άδεια για σχέδια όπως η Arm.

Μια σύντομη ιστορία του RISC-V

Το RISC-V είναι ένα περίεργο όνομα. Θα νομίζατε ότι ήταν το πέμπτο σε μια σειρά RISC ISA, και παρόλο που αυτή είναι η ιστορία πίσω από το όνομά του, αυτό δεν είναι ακριβώς ακριβές. Τα RISC-I και RISC-II σχεδιάστηκαν το 1981, αλλά τα RISC-III και RISC-IV δεν είναι πραγματικοί ISA. Αντίθετα, ήταν ονόματα που εφαρμόστηκαν σε δύο ISA που ονομάζονταν SOAR και SPUR, που κυκλοφόρησαν το 1984 και το 1988, αντίστοιχα. Δεν υπάρχει ουσιαστική σχέση μεταξύ του RISC-V και αυτών των ISA από τη δεκαετία του '80 πέρα ​​από το γεγονός ότι είναι όλα σχέδια RISC.

Το RISC-V είναι πρακτικά ένα μωρό μεταξύ των ISA. Οι εργασίες για το RISC-V ξεκίνησαν το 2010 στο Berkeley's Parallel Computing Lab (ή Par Lab για συντομία), το οποίο έλαβε χρηματοδότηση από τη Microsoft καθώς και από την Intel, τον δημιουργό του x86 ΕΙΝΑΙ ΕΝΑ. Μέχρι το 2011, το πρώτο πρωτότυπο RISC-V ήταν έτοιμο να κατασκευαστεί. Το RISC-V μετατράπηκε από ερευνητικό έργο σε πραγματικό ISA που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν οι εταιρείες το 2014 όταν ο David Patterson και ο Krste Asanović δημοσίευσε μια εργασία υποστηρίζοντας ότι το υλικό ανοιχτού κώδικα ήταν το μέλλον και ότι το RISC-V ήταν ο ISA για να κάνει τη δουλειά. Ένα χρόνο αργότερα, δημιουργήθηκε το ίδρυμα RISC-V.

Έχουν περάσει μόνο οκτώ χρόνια από τότε που το RISC-V εμφανίστηκε στη σκηνή και επειδή η σχεδίαση τσιπ μπορεί να διαρκέσει χρόνια μόνο, είναι δύσκολο να αξιολογηθεί πού βρίσκεται το RISC-V αυτή τη στιγμή. Αυτό που γνωρίζουμε είναι ότι υπάρχουν πάνω από 3.500 μέλη του RISC-V International, από 600 στις αρχές του 2020, 1.500 στις αρχές του 2021 και 2.200 στα τέλη του 2021. Όσο για το πραγματικό μερίδιο αγοράς, είναι δύσκολο να πούμε, αλλά μέσα Μάιος 2023 RISC-V CTO Mark Himelstein ισχυρίστηκε ότι «10 δισεκατομμύρια» πυρήνων RISC-V είχαν πουληθεί από εταιρείες-μέλη, κάτι που είναι σύμφωνο με τις προβλέψεις για το 2022 και το 2023.

Οι φιλοδοξίες της RISC-V να κατακτήσει την αγορά της CPU

Η RISC-V International μιλά για ένα μεγάλο παιχνίδι όσον αφορά την ανάπτυξη, επικαλούμενη μια μελέτη που προβλέπει 60 δισεκατομμύρια πυρήνες RISC-V θα πωληθούν έως το 2025 και ένα άλλο που προβλέπει τον σύνθετο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης (ή CAGR) του RISC-V θα είναι μόλις 35% μέχρι το 2027. Ένα CAGR 35% είναι εξαιρετικά επιθετικό και γρήγορο σε έναν τόσο εδραιωμένο κλάδο, αλλά αυξάνεται πολλές εταιρείες επιδιώκουν να σχεδιάσουν τα δικά τους τσιπ, και αυτό είναι βέβαιο ότι θα βοηθήσει στην τροφοδοσία του RISC-V ανάπτυξη. Οι βασικές αγορές για το RISC-V περιλαμβάνουν βιομηχανικές εφαρμογές, 5G και κινητά, αλλά και smartphones χαμηλού επιπέδου, υπολογιστές, κονσόλες παιχνιδιών και διακομιστές.

Η εισαγωγή του RISC-V οδήγησε στην ίδρυση εταιρειών που ασχολούνται αποκλειστικά με τσιπ RISC-V. Η SiFive είναι μια από τις πιο εμφανείς ως η πρώτη εταιρεία που κατασκεύασε ένα τσιπ RISC-V και έχει ένα πολύ παρόμοιο επιχειρηματικό μοντέλο με το Arm, χορηγώντας άδεια χρήσης των προσαρμοσμένων σχεδίων RISC-V της προκειμένου να αποφέρει κέρδος. Σήμερα, η SiFive διαφημίζει τις χρήσεις της τεχνολογίας της σε wearables, αυτοκίνητα και μια πληθώρα άλλων τομέων. Επιπλέον, εταιρείες που κάποτε χρησιμοποιούσαν άλλα ISA έχουν κάνει την πλήρη μετάβαση στη χρήση του RISC-V. Η Microsemi, θυγατρική της Microchip, αντικατέστησε τους πυρήνες ARM σε αυτήν FPGA με πυρήνες RISC-V.

Είναι προφανές ότι το RISC-V έχει έναν τόνο δυναμικής πίσω του, ακόμα κι αν δεν ανταποκρίνεται πλήρως στις υψηλές φιλοδοξίες του.

Υπάρχουν όμως και εταιρείες που υποστηρίζουν και χρησιμοποιούν το RISC-V που ίσως δεν περίμενες. Η Nvidia, ιδρυτικό μέλος, προσπάθησε να αγοράσει το Arm από το 2020 έως το 2022. Η IBM, ένα άλλο ιδρυτικό μέλος, έχει το δικό της PowerPC ISA. Η Qualcomm, επίσης ιδρυτικό μέλος, είναι κορυφαίος σχεδιαστής τσιπ ARM. και η Intel, η οποία συμμετείχε στην ανάπτυξη του RISC-V και στην κατασκευή τσιπ ανάπτυξης, έφτιαξαν το x86, ένα από τα παλαιότερα και πιο σημαντικά ISA που έγιναν ποτέ. Το θέμα είναι ότι πολλές εταιρείες βλέπουν το RISC-V ως κάτι που μπορεί να υπάρξει μαζί με άλλους επεξεργαστές και όχι απλώς μια απλή αντικατάσταση του ARM και του x86.

Ο Arm, φυσικά, δεν είναι μεγάλος θαυμαστής του RISC-V και βλέπει τον κίνδυνο κατακερματισμού ως βασικό λόγο για να μην χρησιμοποιήσετε το RISC-V. Ο κατακερματισμός είναι όταν τα τεχνολογικά πρότυπα εφαρμόζονται χαλαρά ή δεν επιβάλλονται, και ο φόβος με το RISC-V είναι ότι εφόσον όλα μπορούν να τροποποιηθούν, θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα οικοσύστημα υλικού όπου δεν μπορεί να τρέχει όλο το λογισμικό RISC-V σε όλα τα RISC-V πατατάκια. Αυτό συμβαίνει ήδη, καθώς διαφορετικά τσιπ RISC-V για τηλέφωνα δεν υποστηρίζουν όλα τα ίδια λειτουργικά συστήματα. Φυσικά, υπάρχει ένα ισχυρό κίνητρο για τους κατασκευαστές τσιπ RISC-V να τηρούν τα πρότυπα για να αποφύγουν αυτό ακριβώς το πράγμα, και στο μέλλον οι εταιρείες RISC-V θα πρέπει να είναι προσεκτικές σχετικά με τον κατακερματισμό.

Είναι προφανές ότι το RISC-V έχει έναν τόνο δυναμικής πίσω του, ακόμα κι αν δεν ανταποκρίνεται πλήρως στις υψηλές φιλοδοξίες του. Με χιλιάδες μέλη, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων από τις κορυφαίες εταιρείες υπολογιστών στον κόσμο, πανεπιστήμια, ακόμη και της Ινδίας Υπουργείο Ηλεκτρονικής και Πληροφορικής, είναι δύσκολο να δούμε το RISC-V να μην γίνεται σημαντικός παίκτης στον τομέα της πληροφορικής σκηνή. Ίσως σε λίγα χρόνια, οι άνθρωποι θα διαφωνούν για το αν το ARM ή το RISC-V είναι το καλύτερο για smartphone.