RISC-V: kā uzņēmumi virza to nākotnē

Key Takeaways

• RISC-V uzņem apgriezienus, jo lielie uzņēmumi, piemēram, Google un Qualcomm, atgriež alternatīvo instrukciju kopas arhitektūru, izaicinot x86 un ARM dominējošo stāvokli.
• RISC-V ir atvērtā koda ISA, kas paredzēts, lai novērstu licencēšanas maksas. Tas jau ir guvis ievērojamu atbalstu ar vairāk nekā 100 biedriem RISC-V fondā.
• RISE, projekts sadarbībā ar RISC-V un Linux fondu, risina izaicinājumu ieviest jaunu ISA, pieprasot dalībniekiem ieguldīt naudu vai inženierijas laiku. RISC-V ierīces jau ir pieejamas, galvenokārt iegultās sistēmās un Ķīnas tirgū.

RISC-V pēdējā laikā ir bijis visur, ar alternatīvās instrukciju kopas arhitektūras (ISA) veidošanas impulsu, lai apstrīdētu x86 un ARM dominējošo stāvokli. Tas ir ietvēris vairākus augsta līmeņa paziņojumus no Qualcomm un Google, kā arī nesenā veidošanās RISE (RISC-V programmatūras ekosistēmas) projekts ar atbalstu no Red Hat līdz Intel. Google pat nesen paziņoja, ka vietējais Android atbalsts tiek sniegts RISC.

Lielie uzņēmumi apvienojas aiz RISC-V, un, lai gan vēl nav skaidrs, vai tas spēj attaisnot ažiotāžu, daudzi nopietni spēlētāji (tostarp daži, kurus jūs, iespējams, negaidāt) noliek savus žetonus. Nākamajā desmitgadē instrukciju komplekti kļūst par galveno tehnoloģiju kaujas lauku, un RISC strauji uzņem apgriezienus.

Kas ir instrukciju komplekts?

Sarežģīts CPU arhitektūras bloks

Pirms iedziļināties RISC-V, parunāsim par instrukciju kopām, kas ir viens no CPU arhitektūras pamatelementiem un nosaka uzdevumus, ko CPU var veikt. Šīs instrukcijas svārstās no ļoti vienkāršiem, piemēram, ADD (vērtību pievienošana divos norādītajos reģistros vai atmiņas adresēs), līdz sarežģītākiem norādījumiem par atmiņas drošību vai pārvaldību. Instrukciju kopa īsteno visu ISA vai daļu no tā, kas nosaka virkni instrukciju, kā arī to paredzamo ievadi un darbību. To parasti raksturo kā samazinātu vai sarežģītu instrukciju kopu datorus (RISC un CISC).

Atšķirība starp šiem diviem var būt sarežģīta, taču jūs varat domāt par RISC kā mēģinājumu apvienot daudzas nelielas instrukcijas, kas jādara lietas ātri (parasti vienā pulksteņa ciklā), savukārt CISC ir daudz vairāk instrukciju ar lielāku funkcionalitāti, kas varētu aizņemt ilgāk. Parasti centrālais procesors, kas ievieš visu vai daļu no x86 ISA (visplašāk izmantotā CISC ISA), ieviesīs vairākus simtus instrukciju, turpretī RISC CPU parasti tiek ieviesti ar 100. Lielākajai daļai ISA galīgajā instrukciju kopā nav nepieciešams noteikts instrukciju skaits, tā vietā tiek piedāvāts modulārs dizains ar vairākiem paplašinājumiem, ko pēc izvēles ieviesuši ražotāji.

Tā kā instrukciju kopa būtiski nosaka programmatūrai pieejamos rīkus, to var mainīt grūti, jo ISA prasa, lai visa datorā strādājošā programmatūra ir jāpārbūvē (vai jāpārkompilē) a jaunā ISA. Tas bieži prasa būtiskas izmaiņas katrā programmatūras bitā, un tas ir dārgs un laikietilpīgs process, kam nepieciešams ievērojams izstrādātāja atbalsts. ISA maiņa ir reti sastopama tieši šī iemesla dēļ, un pastāv ļoti reāla vistas un olas problēma, liekot izstrādātājiem izveidot savu programmatūru, lai atbalstītu jaunu ISA. Šeit parādās RISC-V.

Kas ir RISC-V?

ISA, kas pastāvīgi aug

RISC-V ir ISA, kas pirmo reizi tika izveidota Paralēlās skaitļošanas laboratorijā U.C. Bērklijā 2010. gadā. Tas ir bezatlīdzības atvērtā pirmkoda ISA, kas paredzēts, lai novērstu vajadzību maksāt licencēšanas maksu, parasti Intel vai ARM. 2015. gadā RISC-V pameta laboratoriju, un tika izveidots RISC-V fonds ar 36 dibinātājiem. Vēlāk tas kļuva par RISC-V International, kas saskaņā ar jaunu, uz dalību balstītu ieguldījumu struktūru šodien turpina RISC-V izpēti un pārvaldību. Tagad fondā ir vairāk nekā 100 biedru, un tas nepārtraukti organizē pasākumus visā pasaulē, lai atbalstītu RISC-V izaugsmi.

Kas ir RISE?

RISE tika dibināta šī gada sākumā sadarbībā ar RISC-V un Linux Foundation, un tai jau ir atbalsts no Intel, MediaTek, Red Hat, Qualcomm un Google, cita starpā. RISE ir vērsta uz programmatūras rīku ķēžu uzlabošanu, lai atbalstītu RISC-V izaugsmi. Projekta virzienu nosaka tehniskās vadības komiteja, līdzīgi kā citos Linux Foundation projektos.

RISE tieši risina vistas un olas problēmu, kas saistīta ar jaunas ISA pieņemšanu, pieprasot saviem dalībniekiem uzņemties dolāru vērtības vai inženierijas laiku.

RISE tieši risina vistas un olu problēmu saistībā ar jaunas ISA pieņemšanu, pieprasot saviem dalībniekiem uzņemties saistības dolāru vērtībām vai inženierijas laiku, lai izstrādātu atvērtā pirmkoda programmatūru RISC-V, un tas jau ir lieliski soļiem. Piemēram, Android jau ir pārbūvēts priekš RISC-V, tāpat kā Ubuntu un daži citi Linux izplatījumi.

Kad mēs varētu redzēt RISC-V savvaļā?

Viņi ir blakus, ja zināt, kur meklēt

RISC-V ierīces jau ir pieejamas, lai gan galvenokārt iegultās sistēmās vai ierīcēs, kas ražotas vai paredzētas Ķīnas tirgum. Gan Ķīna, gan Krievija pēdējā laikā ir ļoti sliecas uz RISC-V, lai izvairītos no atkarības no Rietumu tehnoloģijām. Vietnē Alibaba ir pieejami vairāki klēpjdatori, kuru pamatā ir RISC-V, un RISC-V izstrādes dēļi ir nonākuši Rietumu tirgū. Ķīnas uzņēmums Sipeed piedāvā uz RISC-V balstītas izstrādes plates, kuru formas faktori ir no Steam Deck alternatīvas rokas Linux termināļiem, un Huawei izlaida savus pirmos uz RISC-V balstītus izstrādes komplektus HarmonyOS balstītām IoT ierīcēm vēl 2021. gadā.

Tāpat Intel 2021. gadā ielauzās divās jaunās ražotnēs Arizonā un ir paziņojis, ka 2025. gadā tiks uzsākta vēl divu ēku būvniecība Ohaio štatā. Intel ir strādājis, lai atjaunot savu lietuvju darbību pēdējos gados, un liels RISC-V mikroshēmu pieplūdums varētu palīdzēt viņiem aizpildīt šo jauno ASV ražotņu apjomu. Tā ir azartspēle, ko izmanto daudzi uzņēmumi, laicīgi nirstot ar RISC-V, lai izvairītos no atpalicības un iegūtu pieredzi, kamēr RISC-V joprojām ir sākuma stadijā.

Vai tas ir gatavs lielajam laikam?

Bet RISC-V nav gluži gatavs lielajam laikam. Lai gan ARM var būt dārga, tā tehnoloģija ir labi pilnveidota. CISC ISA sākotnēji ieguva popularitāti, jo tie ļāva agrīnajiem inženieriem viegli ieviest savos procesoros funkcijas, kas nepieciešamas sarežģītākai skaitļošanai. Tomēr pēdējo desmit gadu laikā ARMUz RISC balstīto dizainu iespējas un kompetence ir pieaugušas, vienlaikus saglabājot kopumā energoefektīvāku iespēju.

RISC-V, protams, seko ARM pēdās, vispirms izveidojot tirgu mazjaudas un energoefektīvām ierīcēm.

Teorētiski ARM un RISC-V CPU vajadzētu būt spējīgiem ar līdzīgu veiktspēju. Tomēr ARM programmatūras atbalsts jau ir plašs (ar tā centrālajiem procesoriem jau darbojas tālruņi un klēpjdatori), nodrošinot tai milzīgu sākotnējo pārsvaru salīdzinājumā ar visām jaunajām RISC-V ierīcēm.

Šis uzmundrinājums ir daļa no iemesla, kāpēc RISC-V (vēl) nav izaicinājums ARM ierīcēm lielākajai daļai patērētāju. dabiski sekojot ARM pēdās, izveidojot tirgu mazjaudas un energoefektīvām ierīcēm vispirms. Mērķtiecība uz zemāko tirgus daļu ļaus RISC-V vispirms izveidot instrumentu un izstrādātāju atbalsta bāzi, kā arī uzlabot energoefektivitāti gan aparatūras, gan programmatūras līmenī. RISC-V International (un, attiecīgi, tās dalībuzņēmumi) sāk darbu pie produktu pārvietošanas uz RISC-V tagad cerot, ka, attīstībai attīstoties, ieviešanas iespējas kļūs jaudīgākas un energoefektīvākas pieejams.

Intel?

Kā jau minējām iepriekš, pat Intel (rentablā x86 ISA īpašnieks) iegulda lielus līdzekļus RISC-V. Intel grūtības nodrošināt energoefektīvas x86 ierīces ir novedušas pie tā, ka tas pēdējā laikā ir ievērojami zaudējis ARM. desmitgadē, tostarp par lielāko daļu Apple ARM fokusētā iekšējā silīcija un Qualcomm un Samsung plašākos mobilajos tālruņos tirgus.

RISC arhitektūru potenciāls jau sen ir apzināts, potenciāls, kas bija galvenais dzinējspēks Apple agrīnajam lēmumam pieņemt uz RISC balstītas Motorola un PowerPC mikroshēmas agrīnajos Mac datoros. Taču pēdējo desmit gadu laikā ARM ir atraisījis šo potenciālu. Intel tagad zaudē x86 tirgus daļu ARM pat dominējošajās kategorijās, jo AWS stingri iespiež jaunas Graviton bāzes ARM mikroshēmas kā lētāku alternatīvu nekā x86 mākonī. Intel ir pievērsies lielam ieguldījumam RISC-V, publiski apņemoties 1 miljards dolāru saviem liešanas pakalpojumiem, tostarp ievērojamas investīcijas RISC-V fabs.

Vai RISC-V var panākt?

To rādīs tikai laiks

Pieprasījums, lai RISC-V gūtu panākumus, ir skaidrs. Uzņēmumiem nav vēlmes turpināt pildīt Intel/ARM kabatas ar savām licencēšanas maksām, un ARM ir pavērusi ceļu mazjaudas RISC mikroshēmām, konkurējot ar Intel. RISC-V mēģinās līdzināties ARM ceļam uz panākumiem, vispirms konkurējot zemākas jaudas un attīstības jomās.

Tas ir kaut kas, ko mēs jau redzam, piemēram, ar Google un Qualcomm paziņojumu par Uz RISC-V balstīta Snapdragon Wear platforma. Ir arī skaidrs, ka līdz ar RISE izveidi un notiekošajiem ieguldījumiem lielākajos uzņēmumos gan no oriģinālo iekārtu ražotāju, gan patērētāju telpas, RISC-V atbalsts ir pieejams. Joprojām nav skaidrs, vai tā pašreizējais impulss ir pietiekams, lai RISC-V izturētu lēnajā slogā, kas tuvojas ARM, taču ir skaidra biznesa interese, lai RISC-V gūtu panākumus. ARM ziņoja par rekordlieliem ieņēmumiem vairāk nekā 800 miljonu ASV dolāru apmērā tikai šā gada otrajā ceturksnī, ko galu galā veido daļa no citu uzņēmumu peļņas. Tas nozīmē, ka pagātnē ir bijušas neveiksmīgas azartspēles, kurās PowerPC izcēlās, tāpēc mums būs jāskatās, kur RISC-V virzās tālāk.