Avoimen lähdekoodin RISC-V Core Designs, miksi Google välittää ja miksi ne ovat tärkeitä

RISC-V on ilmainen ja avoimen lähdekoodin Instruction Set Architecture (ISA) -standardi Systems-on-a-Chip (SoCs) -standardeille.

Prosessori on yksi tietokoneidemme tärkeimmistä komponenteista, joka vastaa peruslaskelmien suorittamisesta, loogisista vertailuista ja tiedon siirtämisestä. Nämä yksinkertaiset tehtävät ovat minkä tahansa monimutkaisemman toiminnan rakennuspalikoita ja mahdollistavat järjestelmien ja ohjelmien käytön.

Se, miten nämä toiminnot tehdään, ei ole satunnaista: Instruction Set Architecture (ISA) määrittää, mitä ne ovat ja mitä tietokoneen prosessorien tulee tehdä.

ISA määrittelee tuetut ohjeet ja ominaisuudet, mutta ei sitä, miten nämä ohjeet nimenomaan suoritetaan. Ajattele sitä kuin ruoanlaittoreseptiä – oletetaan, että se on sämpylöitä varten: vaikka resepti on sama, jokainen kokki toteuttaa sen eri tavalla, esimerkiksi asettelee seesaminsiemenet eri tavalla. Reseptiin perustuva kokki on esimerkissämme tietokoneen prosessori suorittamassa ohjeita määritellyn ISA: n mukaisesti. Lopputulos on kuitenkin teoriassa aina sama: maukas bagel.

ARM logoEri ohjesarja ei välttämättä määritä kiehuvaa vettä suoraan, mutta sen sijaan voit tehdä tiettyjä toimintoja esineillä: lämmittää, mitata ja vertailla. Kokin pitäisi nyt lämmittää vettä ja verrata sen mitattua lämpötilaa tunnettuun kiehumislämpötilaan. Prosessoreille on kaksi pääarkkitehtuurityyppiä: Complex Instruction Set Computing (CISC) ja Reduced Instruction Set Computing (RISC).

Yksinkertaisesti sanottuna CISC: n tavoitteena on helpottaa ohjelmoijien toimintaa (tarjoamalla ohjeet keittämään vettä, toisella lämmittämään öljyä jne.) suurempien kustannusten kustannuksella. prosessorit, kun taas RISC yrittää saada yksinkertaisempia ohjeita, mikä vaatii enemmän vaivaa ohjelmoijilta, mutta johtaa pienempiin prosessoreihin ja vähemmän tehoon kulutus. Koska kahdella arkkitehtuurilla on erilaiset ominaisuudet, toisessa käynnissä oleva ohjelma on yleensä kirjoitettava uudelleen toimimaan toisessa. Yksi suosituimmista älypuhelimien arkkitehtuureista on osa RISC-perhettä: ARM, joka tarkoittaa Acorn RISC Machinea.

On syytä huomata, että tämä koskee enimmäkseen ohjelmointia/portointia kääntäjiä. Muihin tarkoituksiin, kuten käyttäjäohjelman tekemiseen, käytät yleensä korkean tason kieltä, joka on ohjelmistotasolla verrattavissa CISC: hen. Toinen tärkeä huomautus on, että tämän vertailun tarkoituksena on antaa sinulle yksinkertainen mutta intuitiivinen käsitys näistä käsitteistä. Tarkka, syvällinen selitys olisi paljon pidempi ja teknisempi.

Tämä vie meidät vihdoin RISC-V: hen (lausutaan "riski viisi"), joka on ilmainen ja avoimen lähdekoodin ISA SoC: ille (Systems-on-a-Chip, joka pohjimmiltaan pakkaa suorittimen ja muut tarvittavat komponentit järjestelmän käyttämiseen yhdessä). Useimmat muut ISA: t, kuten Intelin, IBM: n tai ARM: n ISA: t, ovat omistusoikeuksia, eivätkä muut voi käyttää niitä ilman lisenssejä (joiden neuvotteleminen voi kestää jopa pari vuotta). Toisaalta kuka tahansa voi käyttää, toteuttaa ja tuottaa RISC-V: tä ilmaiseksi, ja ainoa todellinen ehto on tunnustaa RISC-V: n tekijät.

Tämä antaa riippumattomille tutkijoille ja kehittäjille mahdollisuuden ottaa käyttöön omia prosessorejaan tai muokata avoimen lähdekoodin RISC-V-toteutuksia, jotain mikä ei ole mahdollista esimerkiksi ARM-lisenssillä (sitä varten tarvitaan erillinen lisenssi, jota noin 15 isoa yritystä omistaa). Samaan aikaan yritykset voivat myös laajentaa ja muokata ISA: ta ilman lähdekoodin julkaisemista Androidin kanssa verrattavissa olevalla tavalla. Lisenssimaksujen puuttuminen tarkoittaa myös halvempia prosessoreita, vaikka se ei käytännössä laske älypuhelimien hintoja paljoakaan, vaikka RISC-V: tä käytetään laajasti pitkällä aikavälillä: SoC: iden rojalti ei yksinkertaisesti muodosta suurta osaa älypuhelimen kustannuksista (Qualcomm kestää 2.5—5% myyntihinnasta esimerkiksi rojalteina).

RISC-V ei ole ensimmäinen ilmainen ISA, sillä muitakin on olemassa. Suosituin ja aktiivisimmin kehitetty muista on OpenRISC, joka alkoi vuonna 2000 ja on julkaistu GNU GPL: n alla. Ohittaminen muita erojaRISC-V: n salliva lisenssi tekee siitä todennäköisemmän, että suuremmat yritykset ottavat sen käyttöön, ja sillä on merkitystä. Esimerkiksi Google, Hewlett-Packard Enterprise (HPE) ja Oracle ovat kolme suurempaa yritystä, joilla on hiljattain liittynyt RISC-V-standardityöryhmä, joka osoitti tehokkaasti kiinnostuksensa RISC-V: tä kohtaan avoimena standardina. Niin kauan kuin kaikki toteutukset noudattavat eritelmiä ("RISC-V-yhteensopiva"), asiakkaat voivat silti käyttää yhtä ekosysteemiä tai toinen (esim. GNU/Linux) teoriassa, kun taas yrityksillä olisi kannustin tehdä niin välttääkseen järjestelmiensä kirjoittamisen tai siirtämisen naarmu. Samaan aikaan RISC-V: n saama vetovoima tarkoittaa sitä, että pienemmät yritykset voivat todella tukea avoimen lähdekoodin yhteisöä samalla kun heillä on silti joustava järjestelmä (yksi tällainen RISC-V: stä kiinnostunut yritys on alhainen RISC).

Nähtäväksi jää, voiko RISC-V tuoda todellisia parannuksia asiakkaille, jotka saattavat olla kiinnostuneita avoimista järjestelmistä tai minkä tahansa tuetun käyttöjärjestelmän käyttämisestä yhteensopivat SoC: t. Samaan aikaan on muitakin mahdollisia huolenaiheita kuin RISC-V: n veto: vaikka salliva lisenssi sisältää tiettyjä etuja, se voi myös antaa jättiläisille mahdollisuuden Käytä Omaksu, laajenna ja sammuta strategia (mikä on epäilemättä asia kun kyse on Android/AOSP: stä ja Googlen palveluista, tai jopa Android Wear) -- vaikka voisi väittää, että se olisi silti parempi kuin nykyinen tilanne. Sitä voitaisiin jopa verrata tämän päivän Android-skeneen eri OEM-valmistajien yrittäessä erottelemaan ihonsa saadakseen lisää käyttäjiä ja mukautettuja ROM-yhteisöjä, jotka jatkavat valtaansa käyttäjiä.

Vieraile RISC-V-verkkosivu jos haluat tietää lisää projektin historiasta ja tavoitteista tai jopa kokeile RISC-V-toteutusta itse.