RISC-V: Kako ga tvrtke guraju u budućnost

Ključni podaci za van

• RISC-V dobiva na zamahu jer velike tvrtke poput Googlea i Qualcomma vraćaju alternativnu arhitekturu skupa instrukcija, izazivajući dominaciju x86 i ARM-a.
• RISC-V je ISA otvorenog koda dizajniran za uklanjanje naknada za licenciranje. Već je dobio značajnu podršku s više od 100 članova u Zakladi RISC-V.
• RISE, projekt u suradnji s RISC-V i Linux Foundationom, rješava izazov usvajanja novog ISA-a zahtijevajući od članova da daju novac ili vrijeme za inženjering. RISC-V uređaji već su dostupni, prvenstveno u ugrađenim sustavima i na kineskom tržištu.

RISC-V nedavno je posvuda, s arhitekturom alternativnog skupa instrukcija (ISA) koja gradi zamah da izazove dominaciju x86 i ARM-a. Ovo uključuje nekoliko istaknutih najava od Qualcomm i Google, kao i nedavno formiranje Projekt RISE (RISC-V softverski ekosustav). uz podršku svih, od Red Hata do Intela. Google je čak nedavno najavio da native Podrška za Android stiže u RISC.

Velike tvrtke ujedinjuju se iza RISC-V-a, i dok još nije jasno može li opravdati hype, puno ozbiljnih igrača (uključujući i neke koje možda ne očekujete) ulažu svoje žetone. Skupovi uputa postaju ključno bojno polje za tehnologiju u sljedećem desetljeću, a RISC brzo dobiva na zamahu.

Što je skup instrukcija?

Složeni sastavni blok CPU arhitekture

Prije nego što uđemo u RISC-V, razgovarajmo o skupovima instrukcija, koji su jedan od temeljnih građevnih blokova CPU arhitekture i definiraju zadatke koje CPU može obavljati. Te se instrukcije kreću od vrlo jednostavnih, kao što je ADD (zbrajanje vrijednosti u dva zadana registra ili memorijske adrese), do složenijih instrukcija za sigurnost ili upravljanje memorijom. Skup instrukcija implementira cijeli ili dio ISA, koji specificira niz instrukcija zajedno s njihovim očekivanim unosima i ponašanjem. To se obično opisuje kao računala sa smanjenim ili složenim skupom instrukcija (RISC i CISC).

Razlika između ova dva može biti škakljiva, ali možete zamisliti RISC kao pokušaj kombiniranja mnogih malih instrukcija stvari brzo (obično u jednom ciklusu takta), dok CISC ima mnogo više uputa s više funkcionalnosti koje mogu zahtijevati više. Tipično, CPU koji implementira cijeli ili dio x86 ISA (najčešće prihvaćen CISC ISA) će implementirati nekoliko stotina instrukcija, dok je uobičajeno da RISC CPU implementira manje od 100. Većina ISA-ova ne zahtijevaju fiksni broj instrukcija u konačnom skupu instrukcija, umjesto toga nude modularni dizajn s nekoliko proširenja koja po izboru implementiraju proizvođači.

Budući da skup instrukcija u osnovi definira alate dostupne softveru, moguće ga je promijeniti teško jer ISA-ovi zahtijevaju da se sav softver koji radi na računalu ponovno izgradi (ili kompajlira) za novi ISA. To često zahtijeva značajne izmjene svakog dijela softvera i skup je i dugotrajan proces koji zahtijeva značajnu podršku programera. Mijenjanje ISA-a rijetko je upravo iz tog razloga, a vrlo stvaran problem kokoši i jajeta postoji u natjeravanju programera da izgrade svoj softver za podršku novom ISA-u. Tu na scenu dolazi RISC-V.

Što je RISC-V?

ISA koja stalno raste

RISC-V je ISA prvi put stvoren u Parallel Computing Laboratory na U.C. Berkeley 2010. godine. To je ISA otvorenog izvornog koda bez tantijema dizajniran da eliminira potrebu za plaćanjem naknada za licenciranje, obično Intelu ili ARM-u. Godine 2015. RISC-V je napustio laboratorij i pokrenuta je Zaklada RISC-V s 36 članova osnivača. To je kasnije postalo RISC-V International, koji, pod novom investicijskom strukturom koja se temelji na članstvu, nastavlja istraživanja i upravljanje RISC-V-om danas. Zaklada sada ima više od 100 članova i kontinuirano održava događaje diljem svijeta kako bi podržala rast RISC-V.

Što je RISE?

RISE je osnovan ranije ove godine u suradnji s RISC-V i Linux Foundation, a već ima podršku Intela, MediaTeka, Red Hata, Qualcomma i Googlea, između ostalih. RISE je usmjeren na poboljšanje lanaca softverskih alata za podršku rastu RISC-V. Smjer projekta određuje tehnički upravni odbor, slično drugim projektima Linux Foundationa.

RISE se izravno hvata u koštac s problemom kokoši i jajeta usvajanja novog ISA-a zahtijevajući od svojih članova da predaju vrijednosti u dolarima ili vrijeme inženjeringa.

RISE se izravno bavi problemom kokoši i jajeta usvajanja novog ISA-a zahtijevajući od svojih članova da se obvežu vrijednosti u dolarima ili vrijeme inženjeringa za razvoj softvera otvorenog koda za RISC-V, i već je odlično iskoraka. Na primjer, Android je već obnovljen za RISC-V, kao i Ubuntu i neke druge Linux distribucije.

Kada bismo mogli vidjeti RISC-V u divljini?

Tu su ako znaš gdje tražiti

RISC-V uređaji već su dostupni, ali uglavnom u ugrađenim sustavima ili u uređajima proizvedenim ili namijenjenim kineskom tržištu. I Kina i Rusija nedavno su se snažno oslanjale na RISC-V kao način diverzifikacije od ovisnosti o zapadnim tehnologijama. Nekoliko prijenosnih računala temeljenih na RISC-V dostupno je na Alibabi, a razvojne ploče RISC-V probijaju se na zapadno tržište. Kineska tvrtka Sipeed nudi razvojne ploče temeljene na RISC-V u faktorima oblika od Steam Deck alternative na ručne Linux terminale, a Huawei je objavio svoje prve razvojne komplete temeljene na RISC-V za IoT uređaje temeljene na HarmonyOS-u davne 2021.

Isto tako, Intel je 2021. započeo s dva nova proizvodna pogona u Arizoni i najavio da će izgradnja još dva u Ohiu započeti 2025. Intel je radio na tome oživjeti svoje ljevaoničke operacije posljednjih godina, a veliki priljev RISC-V čipova mogao bi im pomoći da popune prostor za ove nove tvornice sa sjedištem u SAD-u. To je kockanje koje mnoge tvrtke preuzimaju, rano se upuštaju u RISC-V kako bi izbjegle zaostajanje i stekle iskustvo dok je RISC-V još u povojima.

Je li spreman za veliko vrijeme?

Ali RISC-V nije sasvim spreman za velika vremena. Iako ARM može biti skup, njegova je tehnologija dobro usavršena. CISC ISA izvorno su stekli popularnost jer su prvim inženjerima omogućili da jednostavno implementiraju značajke u svoje CPU-e koje su potrebne za složenije računalstvo. Međutim, tijekom posljednjeg desetljeća, RUKADizajni temeljeni na RISC-u porasli su u mogućnostima i kompetencijama dok su općenito ostali energetski učinkovitija opcija.

RISC-V prirodno slijedi ARM-ove korake tako što prvo stvara tržište za uređaje male snage i energetski učinkovite.

U teoriji, ARM i RISC-V procesori trebali bi imati slične performanse. Međutim, podrška za ARM softver već je opsežna (sa svojim procesorima koji već pokreću telefone i prijenosna računala), što mu daje veliku početnu prednost u odnosu na sve nove RISC-V uređaje.

Ova prednost je dio razloga zašto RISC-V (još) nije izazov ARM uređajima za većinu potrošača, prirodno slijedeći ARM-ove korake stvarajući tržište za uređaje male snage i energetski učinkovite uređaje prvi. Ciljanje nižeg dijela tržišta omogućit će RISC-V-u da prvo uspostavi bazu alata i podrške za programere, kao i da poboljša svoju energetsku učinkovitost na razini hardvera i softvera. RISC-V International (i, prema tome, njegove tvrtke članice) počinju raditi na premještanju proizvoda na RISC-V sada u nadi da će, kako razvoj napreduje, implementacije postajati snažnije i energetski učinkovitije dostupno.

Intel?

Kao što smo ranije spomenuli, čak i Intel (vlasnik profitabilnog x86 ISA) ulaže velika sredstva u RISC-V. Intelove poteškoće u pružanju energetski učinkovitih x86 uređaja dovele su do značajnog gubitka u odnosu na ARM tijekom prošle godine desetljeću, uključujući većinu Appleovog kućnog silicija usmjerenog na ARM te na Qualcomm i Samsung u širem mobilnom području tržište.

Potencijal RISC arhitektura odavno je prepoznat, potencijal koji je bio ključni pokretač Appleove rane odluke da usvoji Motorola i PowerPC čipove temeljene na RISC-u u ranim Macovima. Ali tijekom posljednjeg desetljeća ARM je oslobodio taj potencijal. Intel sada gubi tržišni udio x86 od ARM-a čak i u svojim najdominantnijim kategorijama, a AWS snažno gura nove ARM čipove temeljene na Gravitonu kao jeftiniju alternativu od x86 u oblaku. Intel se okrenuo velikom ulaganju u RISC-V, javno se obvezujući 1 milijarda dolara za usluge ljevaonice, uključujući značajna ulaganja u RISC-V tvornice.

Može li RISC-V sustići?

Samo će vrijeme pokazati

Potreba za uspjehom RISC-V je jasna. Tvrtke nemaju želju nastaviti puniti džepove Intel/ARM-a svojim naknadama za licenciranje, a ARM je otvorio put RISC čipovima male snage natječući se s Intelom. RISC-V će pokušati oponašati ARM-ov put do uspjeha, natječući se prvo u područjima niže snage i razvoju.

To je nešto što već vidimo da se događa, na primjer, Google i Qualcommova najava Snapdragon Wear platforma temeljena na RISC-V. Također je jasno da s uspostavom RISE-a i stalnim ulaganjem u velike tvrtke iz OEM-a i potrošačkog prostora, postoji podrška za RISC-V. Ostaje nejasno je li njegov trenutni zamah dovoljan da provede RISC-V kroz spori proces koji sustiže ARM, ali postoji jasan poslovni interes da RISC-V uspije. ARM je izvijestio o rekordnom prihodu od preko 800 milijuna dolara samo u drugom kvartalu ove godine, koji u konačnici dolazi od udjela u dobiti drugih kompanija. Ipak, u prošlosti je bilo neuspjelih kockanja, među kojima se ističe PowerPC, pa ćemo morati vidjeti gdje će RISC-V dalje ići.