RISC-V: Hoe bedrijven dit de toekomst in duwen

Belangrijkste leerpunten

• RISC-V wint aan momentum nu grote bedrijven als Google en Qualcomm de alternatieve instructiesetarchitectuur steunen en de dominantie van x86 en ARM uitdagen.
• RISC-V is een open-source ISA die is ontworpen om licentiekosten te elimineren. Het heeft al aanzienlijke steun gekregen met meer dan 100 leden in de RISC-V Foundation.
• RISE, een project in samenwerking met RISC-V en de Linux Foundation, pakt de uitdaging aan van het adopteren van een nieuwe ISA door van leden te eisen dat ze geld of engineeringtijd bijdragen. RISC-V-apparaten zijn al beschikbaar, voornamelijk in embedded systemen en op de Chinese markt.

RISC-V is de laatste tijd overal geweest, waarbij de alternatieve instructiesetarchitectuur (ISA) momentum opbouwde om de dominantie van x86 en ARM uit te dagen. Dit omvatte verschillende spraakmakende aankondigingen van Qualcomm en Google, evenals de recente oprichting van de RISE-project (RISC-V Software Ecosystem). met steun van iedereen, van Red Hat tot Intel. Google heeft dat onlangs zelfs aangekondigd Android-ondersteuning komt naar RISC.

Grote bedrijven verenigen zich achter RISC-V, en hoewel het nog niet duidelijk is of het de hype kan waarmaken, leggen veel serieuze spelers (waaronder enkele die je misschien niet zou verwachten) hun fiches neer. Instructiesets zullen de komende tien jaar een belangrijk slagveld voor technologie worden en RISC wint snel aan kracht.

Wat is een instructieset?

Een complexe bouwsteen van CPU-architectuur

Voordat we ingaan op RISC-V, laten we het hebben over instructiesets, die een van de fundamentele bouwstenen zijn van CPU-architecturen en die de taken definiëren die een CPU kan uitvoeren. Deze instructies variëren van heel eenvoudig, zoals ADD (het optellen van de waarden in twee gegeven registers of geheugenadressen), tot complexere instructies voor geheugenbeveiliging of -beheer. Een instructieset implementeert een ISA geheel of gedeeltelijk, die een reeks instructies specificeert, samen met hun verwachte invoer en gedrag. Dit wordt normaal gesproken omschreven als Reduced of Complex Instruction Set Computers (RISC en CISC).

Het verschil tussen deze twee kan lastig zijn, maar je kunt RISC zien als een poging om veel kleine instructies te combineren dingen snel (normaal gesproken in een enkele klokcyclus), terwijl CISC veel meer instructies heeft met meer functionaliteit die mogelijk nodig is langer. Normaal gesproken zal een CPU die de x86 ISA (de meest gebruikte CISC ISA) implementeert, enkele honderden instructies implementeren, terwijl het gebruikelijk is dat RISC CPU's minder dan 100 instructies implementeren. De meeste ISA's vereisen geen vast aantal instructies in de uiteindelijke instructieset, maar bieden in plaats daarvan een modulair ontwerp met verschillende uitbreidingen die optioneel door fabrikanten kunnen worden geïmplementeerd.

Omdat een instructieset fundamenteel de tools definieert die beschikbaar zijn voor software, kan er verandering in komen moeilijk omdat ISA's vereisen dat alle software die op een computer draait, opnieuw moet worden opgebouwd (of opnieuw gecompileerd). nieuwe IS. Dit vereist vaak aanzienlijke aanpassingen aan elk stukje software en is een kostbaar en tijdrovend proces dat aanzienlijke ondersteuning van ontwikkelaars vereist. Het veranderen van ISA's komt juist om deze reden zelden voor, en er bestaat een zeer reëel kip-en-ei-probleem als het erom gaat ontwikkelaars hun software te laten bouwen ter ondersteuning van een nieuwe ISA. Dat is waar RISC-V in beeld komt.

Wat is RISC-V?

Een ISA die voortdurend groeit

RISC-V is een ISA die voor het eerst werd gemaakt in het Parallel Computing Laboratory van U.C. Berkley in 2010. Het is een royaltyvrije open-source ISA die is ontworpen om de noodzaak om licentiekosten te betalen, normaal gesproken aan Intel of ARM, te elimineren. In 2015 verliet RISC-V het laboratorium en werd de RISC-V Foundation gelanceerd met 36 stichtende leden. Dit werd later RISC-V International, dat, onder een nieuwe op lidmaatschap gebaseerde investeringsstructuur, het onderzoek en het bestuur van RISC-V vandaag de dag voortzet. De stichting heeft nu meer dan 100 leden en organiseert voortdurend evenementen over de hele wereld om de groei van RISC-V te ondersteunen.

Wat is RISE?

RISE werd eerder dit jaar opgericht in samenwerking met RISC-V en de Linux Foundation, en krijgt al steun van onder meer Intel, MediaTek, Red Hat, Qualcomm en Google. RISE is gericht op het verbeteren van softwaretoolketens om de groei van RISC-V te ondersteunen. De richting van het project wordt bepaald door een technische stuurgroep, vergelijkbaar met andere projecten van de Linux Foundation.

RISE pakt het kip-en-ei-probleem van het adopteren van een nieuwe ISA direct aan door van haar leden te eisen dat ze dollarwaarden of engineeringtijd inzetten.

RISE pakt het kip-en-ei-probleem van het aannemen van een nieuwe ISA rechtstreeks aan door van haar leden te eisen dat zij zich ertoe verbinden dollarwaarden of engineeringtijd voor het ontwikkelen van open-sourcesoftware voor RISC-V, en het boekt al geweldige resultaten stappen. Android is bijvoorbeeld al opnieuw opgebouwd voor RISC-V, net als Ubuntu en enkele andere Linux-distributies.

Wanneer kunnen we RISC-V in het wild zien?

Ze zijn in de buurt, als je weet waar je moet kijken

RISC-V-apparaten zijn al beschikbaar, maar meestal in embedded systemen of in apparaten die zijn vervaardigd of gericht op de Chinese markt. Zowel China als Rusland hebben de laatste tijd zwaar op RISC-V geleund als een manier om te diversifiëren van de afhankelijkheid van westerse technologieën. Er zijn verschillende op RISC-V gebaseerde laptops beschikbaar op Alibaba, en RISC-V-ontwikkelborden hebben hun weg gevonden naar de westerse markt. Het Chinese bedrijf Sipeed biedt op RISC-V gebaseerde ontwikkelingsborden aan in vormfactoren variërend van Steam Deck-alternatieven naar draagbare Linux-terminals, en Huawei heeft zijn eerste op RISC-V gebaseerde ontwikkelingskits uitgebracht voor op HarmonyOS gebaseerde IoT-apparaten terug in 2021.

Op dezelfde manier brak Intel in 2021 de eerste bouw van twee nieuwe productiefaciliteiten in Arizona en heeft aangekondigd dat de bouw van nog eens twee in Ohio in 2025 van start zal gaan. Intel heeft eraan gewerkt zijn gieterijactiviteiten nieuw leven in te blazen in de afgelopen jaren, en een grote toestroom van RISC-V-chips zou hen kunnen helpen het volume voor deze nieuwe in de VS gevestigde fabrieken te vullen. Het is een gok die veel bedrijven wagen en al vroeg met RISC-V beginnen om te voorkomen dat ze achterblijven en ervaring opdoen terwijl RISC-V nog in de kinderschoenen staat.

Is het klaar voor de grote tijd?

Maar RISC-V is nog niet helemaal klaar voor de grote tijd. Hoewel ARM duur kan zijn, is de technologie ervan goed verfijnd. CISC ISA's werden oorspronkelijk populair omdat ze vroege ingenieurs in staat stelden eenvoudig functies in hun CPU's te implementeren die nodig zijn voor complexer computergebruik. Echter, in de afgelopen tien jaar ARM's RISC-gebaseerde ontwerpen zijn qua capaciteit en competentie gegroeid, terwijl ze over het algemeen een energiezuiniger optie blijven.

RISC-V treedt uiteraard in de voetsporen van ARM door eerst een markt te veroveren voor energiezuinige en energiezuinige apparaten.

In theorie zouden ARM- en RISC-V-CPU's vergelijkbare prestaties moeten kunnen leveren. De ondersteuning voor ARM-software is echter al uitgebreid (waarbij de CPU's al telefoons en laptops draaien), waardoor het een enorme initiële voorsprong heeft op alle nieuwe RISC-V-apparaten.

Deze voorsprong is een deel van de reden waarom RISC-V voor de meeste consumenten (nog) geen uitdaging vormt voor ARM-apparaten. op natuurlijke wijze in de voetsporen van ARM treden door een markt te veroveren voor energiezuinige en energiezuinige apparaten Eerst. Door zich op de onderkant van de markt te richten, kan RISC-V eerst een basis van tooling en ondersteuning voor ontwikkelaars opbouwen, en de energie-efficiëntie op zowel hardware- als softwareniveau verfijnen. RISC-V International (en, bij uitbreiding, de aangesloten bedrijven) beginnen met het verplaatsen van producten naar RISC-V nu in de hoop dat naarmate de ontwikkeling vordert, de implementaties krachtiger en energie-efficiënter zullen worden beschikbaar.

Informatie?

Zoals we eerder vermeldden, investeert zelfs Intel (de eigenaar van de winstgevende x86 ISA) groots in RISC-V. De moeilijkheden van Intel bij het leveren van energiezuinige x86-apparaten hebben ertoe geleid dat Intel de afgelopen tijd aanzienlijk heeft verloren van ARM decennium, inclusief op het grootste deel van Apple's op ARM gerichte interne silicium en op Qualcomm en Samsung in de bredere mobiele markt.

Het potentieel van RISC-architecturen wordt al lang erkend, een potentieel dat een belangrijke drijfveer was voor Apple's vroege besluit om op RISC gebaseerde Motorola- en PowerPC-chips in vroege Macs te gebruiken. Maar de afgelopen tien jaar heeft ARM dat potentieel ontketend. Intel merkt nu dat hij x86-marktaandeel verliest aan ARM, zelfs in de meest dominante categorieën, waarbij AWS nieuwe Graviton-gebaseerde ARM-chips hard aandringt als een goedkoper alternatief dan x86 in de cloud. Intel heeft zwaar geïnvesteerd in RISC-V en zich publiekelijk geëngageerd $ 1 miljard aan zijn gieterijdiensten, inclusief aanzienlijke investeringen in RISC-V-fabrieken.

Kan RISC-V de achterstand inhalen?

De tijd zal het leren

De vraag naar het succes van RISC-V is duidelijk. Bedrijven hebben geen zin om de portemonnee van Intel/ARM te blijven vullen met hun licentiekosten, en ARM heeft de weg vrijgemaakt voor RISC-chips met laag vermogen door te concurreren met Intel. RISC-V zal proberen de weg naar succes van ARM te evenaren, door eerst te concurreren in de lagere machts- en ontwikkelingsruimten.

Dit is iets dat we bijvoorbeeld al zien gebeuren met de aankondiging van Google en Qualcomm van een Op RISC-V gebaseerd Snapdragon Wear-platform. Het is ook duidelijk dat met de oprichting van RISE en de voortdurende investeringen in grote bedrijven uit zowel de OEM- als de consumentensector er steun voor RISC-V is. Of het huidige momentum voldoende is om RISC-V door de langzame inhaalbeweging van ARM te loodsen, blijft onduidelijk, maar er is een duidelijk zakelijk belang voor RISC-V om te slagen. ARM rapporteerde alleen al in het tweede kwartaal van dit jaar een recordomzet van meer dan $800 miljoen, die uiteindelijk afkomstig is van een deel van de winst van andere bedrijven. Dat gezegd hebbende, zijn er in het verleden mislukte gokken geweest, waarbij PowerPC eruit sprong, dus we zullen moeten zien waar RISC-V vanaf hier naartoe gaat.