Wat is RISC-V?

Zelfs voor computerhobbyisten zit RISC-V een beetje in de problemen, maar misschien niet voor lang. Het is een van de rijzende sterren in de computerwereld en een van de meest succesvolle (zo niet de meest succesvolle) voorbeelden van open-source en open-standaard hardware. Er wordt voorspeld dat er de komende jaren tientallen miljarden RISC-V-cores zullen worden verkocht, een aantal dat zou kunnen wedijveren met de hoeveelheid x86 en ARM kernen die in hetzelfde tijdsbestek worden verkocht. Hier is alles wat u moet weten over RISC-V en waar het naartoe gaat.

RISC-V: Een gratis en open standaard instructiesetarchitectuur

RISC-V (uitgesproken als "risico vijf") is een instructiesetarchitectuur (ISA) ontwikkeld en onderhouden door RISC-V International (voorheen de RISC-V Foundation).

Een ISA is het startpunt van elk CPU-ontwerp en bepaalt fundamentele zaken zoals basisinstructies, welke optionele instructies kunnen worden toegevoegd en welk soort software native op de CPU kan draaien. Bovendien is RISC-V, zoals zijn naam zegt, een Ropgeleid iinstructie Sen computer Aarchitectuur, wat in feite betekent dat de standaardvorm zeer weinig instructies bevat. ARM is ook een RISC-ontwerp terwijl x86 is een complex computerontwerp met instructieset (CISC).

Een RISC-ontwerp zijn is belangrijker voor RISC-V dan dat ARM RISC is of x86 CISC is, omdat RISC-V een uniek verkoopargument heeft: het is een open standaard. Elk bedrijf dat het standaard RISC-V-ontwerp wil gebruiken, is vrij om dit te doen en het aan te passen zoals het wil. Omdat x86 gezamenlijk eigendom is van Intel en AMD, kan geen enkel ander bedrijf (legaal) x86-processors maken, en hoewel bedrijven kunnen hun eigen versie van ARM-chips maken, ze moeten niet alleen Arm het bedrijf betalen, maar ze kunnen er niets aan veranderen de ISA. Met RISC-V is het totale vrijheid.

Nou ja, misschien niet de totale vrijheid. Hoewel RISC-V International (het bedrijf achter RISC-V) zichzelf vaak heeft bestempeld als ‘open’ en "open-source", onlangs stapte het af van open-source en spreekt het nu over RISC-V als een open standaard ISA. Dit komt omdat de werkelijke RISC-V-chips bedrijfseigen en closed-source kunnen zijn, ook al is de ISA open-source. Wat u moet weten is dat, hoewel elk bedrijf of elke organisatie de RISC-V ISA gratis kan gebruiken, daadwerkelijke producten mogelijk zijn vergrendeld, zoals x86 of ARM.

Natuurlijk zijn er voor- en nadelen aan deze aanpak. Het goede nieuws is dat er geen licentiekosten of beperkingen op ontwerpen zijn, wat geweldig is voor bedrijven die zo autonoom mogelijk willen zijn en de ontwikkelingskosten willen verlagen. Het slechte nieuws is dat het uitoefenen van deze hoeveelheid vrijheid niet eenvoudig is, omdat het ontwerpen van CPU's niet eenvoudig is. Bovendien zijn bedrijven die hun eigen RISC-V-processors maken niet verplicht om die technologie met anderen te delen, maar kunnen ze ontwerpen in licentie geven zoals Arm dat doet.

Een korte geschiedenis van RISC-V

RISC-V is een vreemde naam. Je zou denken dat het de vijfde is in een reeks RISC ISA's, en hoewel dat het verhaal achter de naam is, klopt dat niet helemaal. RISC-I en RISC-II zijn ontworpen in 1981, maar RISC-III en RISC-IV zijn geen echte ISA's. In plaats daarvan waren het namen die werden toegepast op twee ISA's genaamd SOAR en SPUR, die respectievelijk in 1984 en 1988 uitkwamen. Er is geen substantieel verband tussen RISC-V en deze ISA's uit de jaren 80, afgezien van het feit dat het allemaal RISC-ontwerpen zijn.

RISC-V is praktisch een baby onder de ISA's. Het werk aan RISC-V begon in 2010 in Berkeley's Parallel Computing Lab (of kortweg Par Lab), dat financiering ontving van zowel Microsoft als Intel, de maker van de x86 IS EEN. In 2011 was het eerste RISC-V-prototype gereed voor productie. RISC-V transformeerde van een onderzoeksproject naar een daadwerkelijke ISA die bedrijven in 2014 konden gebruiken toen David Patterson en Krste Asanović publiceerde een paper met het argument dat open-source hardware de toekomst was en dat RISC-V de ISA was om de klus te klaren. Een jaar later werd de Stichting RISC-V opgericht.

Het is pas acht jaar geleden dat RISC-V op het toneel verscheen, en omdat het ontwerpen van chips alleen al jaren kan duren, is het moeilijk in te schatten waar RISC-V zich nu bevindt. Wat we wel weten is dat RISC-V International ruim 3.500 leden heeft, tegen 600 begin 2020, 1.500 begin 2021 en 2.200 eind 2021. Wat het daadwerkelijke marktaandeel betreft, is het moeilijk te zeggen, maar in Mei 2023 RISC-V CTO Mark Himelstein beweerde dat "tientallen miljarden" RISC-V-kernen waren verkocht door aangesloten bedrijven, wat in lijn is met de voorspellingen voor 2022 en 2023.

De ambities van RISC-V om de CPU-markt stormenderhand te veroveren

RISC-V International praat over een groot spel als het gaat om groei, daarbij verwijzend naar een onderzoek dat dit voorspelt In 2025 zullen er 60 miljard RISC-V-cores verkocht zijn en een andere die voorspelt dat het samengestelde jaarlijkse groeipercentage (of CAGR) van RISC-V dat zal zijn tot 2027 net geen 35%. Een CAGR van 35% is extreem agressief en snel in zo’n gevestigde sector, maar neemt toe Een aantal bedrijven probeert hun eigen chips te ontwerpen, en dit zal zeker de RISC-V's van brandstof voorzien groei. Belangrijke markten voor RISC-V zijn onder meer industriële toepassingen, 5G en mobiele telefonie, maar ook low-end smartphones, pc's, gameconsoles en servers.

De introductie van RISC-V leidde tot de oprichting van bedrijven die uitsluitend in RISC-V-chips handelden. SiFive is een van de meest zichtbare als het eerste bedrijf dat een RISC-V-chip heeft gemaakt, en heeft een zeer vergelijkbaar bedrijfsmodel als Arm, waarbij het zijn aangepaste RISC-V-ontwerpen in licentie geeft om winst te maken. Tegenwoordig maakt SiFive reclame voor de toepassingen van zijn technologie in wearables, auto's en een overvloed aan andere gebieden. Bovendien hebben bedrijven die ooit andere ISA’s gebruikten de volledige overstap gemaakt naar het gebruik van RISC-V; Microsemi, een dochteronderneming van Microchip, verving ARM-kernen in zijn FPGA's met RISC-V-kernen.

Het is duidelijk dat RISC-V veel momentum achter de rug heeft, ook al maakt het zijn verheven ambities niet helemaal waar.

Maar er zijn ook bedrijven die RISC-V ondersteunen en gebruiken waarvan je het misschien niet zou verwachten. Nvidia, een van de oprichters, probeerde van 2020 tot 2022 Arm te kopen; IBM, een ander oprichtend lid, heeft zijn eigen PowerPC ISA; Qualcomm, tevens een van de oprichters, is een toonaangevende ARM-chipontwerper; en Intel, dat betrokken was bij de ontwikkeling en ontwikkeling van chips van RISC-V, maakte x86, een van de oudste en belangrijkste ISA's ooit. Het punt is dat veel bedrijven RISC-V zien als iets dat naast andere CPU's kan bestaan ​​en niet alleen als een simpele vervanging voor ARM en x86.

Arm is uiteraard geen grote fan van RISC-V en ziet het risico op fragmentatie als een belangrijke reden om RISC-V niet te gebruiken. Er is sprake van fragmentatie wanneer technologische standaarden losjes of niet worden afgedwongen, en de angst bij RISC-V is dat sindsdien alles kan worden aangepast, het zou een hardware-ecosysteem kunnen creëren waarin niet alle RISC-V-software op alle RISC-V kan draaien chips. Dit gebeurt eigenlijk al omdat verschillende RISC-V-chips voor telefoons niet allemaal dezelfde besturingssystemen ondersteunen. Natuurlijk is er een sterke prikkel voor RISC-V-chipmakers om zich aan standaarden te houden om juist dit te voorkomen, en in de toekomst zullen RISC-V-bedrijven voorzichtig moeten zijn met fragmentatie.

Het is duidelijk dat RISC-V veel momentum achter de rug heeft, ook al maakt het zijn verheven ambities niet helemaal waar. Met duizenden leden, waaronder enkele van 's werelds toonaangevende computerbedrijven, universiteiten en zelfs die van India Ministerie van Elektronica en Informatietechnologie, het is moeilijk voor te stellen dat RISC-V geen belangrijke speler op het gebied van computers zal worden tafereel. Misschien zullen mensen over een paar jaar ruzie maken over de vraag of ARM of RISC-V het beste is voor smartphones.