Co to jest RISC-V?

Nawet dla hobbystów komputerów RISC-V jest nieco zaniedbany, ale być może nie na długo. Jest to jedna z wschodzących gwiazd świata komputerów i jeden z najbardziej udanych (jeśli nie najbardziej udanych) przykładów sprzętu o otwartym kodzie źródłowym i otwartym standardzie. Przewiduje się, że w ciągu najbliższych kilku lat sprzedanych zostanie dziesiątki miliardów rdzeni RISC-V, a liczba ta będzie dorównywać liczbie procesorów x86 i RAMIĘ rdzeni sprzedanych w tym samym przedziale czasowym. Oto wszystko, co musisz wiedzieć o RISC-V i jego planach.

RISC-V: Wolna i otwarta architektura zestawu instrukcji

RISC-V (wymawiane „ryzyko pięć”) to architektura zestawu instrukcji (ISA) opracowana i utrzymywana przez RISC-V International (dawniej Fundację RISC-V).

ISA jest punktem wyjścia dla każdego projektu procesora i określa podstawowe rzeczy, takie jak podstawowe instrukcje, jakie opcjonalne instrukcje można dodać i jaki rodzaj oprogramowania może natywnie działać na procesorze. Ponadto RISC-V jest, jak sama nazwa wskazuje, a Rwykształcony Iinstrukcja Si komputer Aarchitecture, co zasadniczo oznacza, że ​​jego domyślna forma zawiera bardzo niewiele instrukcji. ARM to także konstrukcja RISC chwila x86 to złożony projekt komputera z zestawem instrukcji (CISC).

Bycie projektem RISC jest dla RISC-V ważniejsze niż ARM będący RISC lub x86 będący CISC, ponieważ RISC-V ma wyjątkową zaletę: jest otwartym standardem. Każda firma, która chce wykorzystać standardowy projekt RISC-V, może to zrobić i zmodyfikować go według własnego uznania. Ponieważ x86 jest wspólną własnością Intela i AMD, żadna inna firma nie może (legalnie) produkować procesorów x86 i chociaż firmy mogą stworzyć własną wersję chipów ARM, nie tylko muszą zapłacić firmie Arm, ale nie mogą jej zmieniać ISA. Dzięki RISC-V jest to całkowita swoboda.

No, może nie całkowita wolność. Chociaż RISC-V International (firma stojąca za RISC-V) często reklamowała się jako „otwarta” i „open-source” ostatnio odeszło od open source i teraz mówi o RISC-V jako o otwarty standard ISA. Dzieje się tak dlatego, że rzeczywiste chipy RISC-V mogą być zastrzeżone i mieć zamknięte źródła, mimo że ISA jest oprogramowaniem typu open source. Musisz wiedzieć, że chociaż każda firma lub organizacja może korzystać z RISC-V ISA za darmo, rzeczywiste produkty, takie jak x86 lub ARM, mogą być zablokowane.

Oczywiście są zalety i wady takiego podejścia. Dobra wiadomość jest taka, że ​​nie ma żadnych opłat licencyjnych ani ograniczeń dotyczących projektów, co jest idealne dla firm, które chcą zachować jak największą niezależność i obniżyć koszty rozwoju. Zła wiadomość jest taka, że ​​korzystanie z takiej swobody nie jest łatwe, ponieważ projektowanie procesorów nie jest łatwe. Ponadto firmy produkujące własne procesory RISC-V nie są zobowiązane do udostępniania tej technologii innym, ale mogą udzielać licencji na projekty, tak jak robi to Arm.

Krótka historia RISC-V

RISC-V to dziwna nazwa. Można by pomyśleć, że jest to piąty z serii RISC ISA i chociaż taka jest historia jego nazwy, nie jest to do końca dokładne. RISC-I i RISC-II zostały zaprojektowane w 1981 roku, ale RISC-III i RISC-IV nie są rzeczywistymi ISA. Zamiast tego były to nazwy stosowane do dwóch ISA, zwanych SOAR i SPUR, które ukazały się odpowiednio w 1984 i 1988 roku. Nie ma istotnego związku pomiędzy RISC-V i ISA z lat 80. poza faktem, że wszystkie są konstrukcjami RISC.

RISC-V jest praktycznie dzieckiem wśród ISA. Prace nad RISC-V rozpoczęły się w 2010 roku w Parallel Computing w Berkeley Lab (w skrócie Par Lab), który otrzymał fundusze od Microsoftu oraz Intela, twórcy x86 JEST. Do 2011 roku pierwszy prototyp RISC-V był gotowy do produkcji. RISC-V przekształcił się z projektu badawczego w rzeczywisty ISA, z którego firmy mogły korzystać w 2014 r., kiedy David Patterson i Krste Asanović opublikował artykuł argumentując, że sprzęt typu open source to przyszłość i że RISC-V to ISA, które wykona to zadanie. Rok później powstała Fundacja RISC-V.

Minęło zaledwie osiem lat, odkąd RISC-V wkroczył na scenę, a ponieważ projektowanie chipów może zająć całe lata, trudno ocenić, gdzie obecnie znajduje się RISC-V. Wiemy jednak, że RISC-V International liczy ponad 3500 członków, w porównaniu z 600 na początku 2020 r., 1500 na początku 2021 r. i 2200 pod koniec 2021 r. Jeśli chodzi o faktyczny udział w rynku, trudno powiedzieć, ale w Maj 2023 r. Dyrektor ds. technologii RISC-V Mark Himelstein stwierdziło, że firmy członkowskie sprzedały „10 miliardów” rdzeni RISC-V, co jest zgodne z przewidywaniami na lata 2022 i 2023.

Ambicją RISC-V jest szturmem podbić rynek procesorów

RISC-V International wypowiada się na temat istotnego problemu wzrostu, powołując się na jedno z badań prognozujących Do 2025 roku sprzedanych zostanie 60 miliardów rdzeni RISC-V i inny, który przewiduje złożoną roczną stopę wzrostu (lub CAGR) RISC-V niewiele ponad 35% do 2027 r. CAGR na poziomie 35% jest niezwykle agresywny i szybki w tak ugruntowanej branży, ale rośnie wiele firm stara się projektować własne chipy, co z pewnością pomoże w rozwoju procesorów RISC-V wzrost. Kluczowe rynki dla RISC-V obejmują aplikacje przemysłowe, 5G i komórkowe, ale także smartfony z niższej półki, komputery PC, konsole do gier i serwery.

Wprowadzenie RISC-V doprowadziło do powstania firm zajmujących się wyłącznie chipami RISC-V. SiFive jest jedną z najbardziej widocznych jako pierwsza firma, która wyprodukowała chip RISC-V i ma bardzo podobny model biznesowy do Arma, udzielając licencji na niestandardowe projekty RISC-V w celu osiągnięcia zysku. Obecnie SiFive reklamuje zastosowania swojej technologii w urządzeniach do noszenia, samochodach i wielu innych obszarach. Co więcej, firmy, które kiedyś korzystały z innych ISA, całkowicie przeszły na korzystanie z RISC-V; Microsemi, spółka zależna Microchip, wymieniła w swoich procesorach rdzenie ARM Układy FPGA z rdzeniami RISC-V.

Jest oczywiste, że RISC-V ma za sobą mnóstwo rozmachu, nawet jeśli nie do końca spełnia swoje wzniosłe ambicje.

Ale są też firmy obsługujące i używające RISC-V, których możesz się nie spodziewać. Nvidia, członek-założyciel, próbował kupić Arm w latach 2020–2022; IBM, kolejny członek-założyciel, ma własny PowerPC ISA; Qualcomm, będący również członkiem-założycielem, jest wiodącym projektantem chipów ARM; i Intel, który był zaangażowany w rozwój RISC-V i produkcję chipów rozwojowych, stworzyły x86, jeden z najstarszych i najważniejszych ISA w historii. Rzecz w tym, że wiele firm postrzega RISC-V jako coś, co może istnieć obok innych procesorów, a nie tylko jako prosty zamiennik ARM i x86.

Arm oczywiście nie jest wielkim fanem RISC-V i postrzega ryzyko fragmentacji jako kluczowy powód, aby nie używać RISC-V. Fragmentacja ma miejsce, gdy standardy technologiczne są luźno egzekwowane lub nie są egzekwowane i od tego czasu pojawia się strach związany z RISC-V wszystko można modyfikować, mogłoby to stworzyć ekosystem sprzętowy, w którym nie całe oprogramowanie RISC-V będzie mogło działać na wszystkich RISC-V frytki. To już się dzieje, ponieważ nie wszystkie chipy RISC-V do telefonów obsługują te same systemy operacyjne. Oczywiście istnieje silna zachęta dla producentów chipów RISC-V do przestrzegania standardów w celu uniknięcia właśnie tego typu sytuacji, a w przyszłości firmy produkujące procesory RISC-V będą musiały uważać na fragmentację.

Jest oczywiste, że RISC-V ma za sobą mnóstwo rozmachu, nawet jeśli nie do końca spełnia swoje wzniosłe ambicje. Z tysiącami członków, w tym z wiodącymi na świecie firmami komputerowymi, uniwersytetami, a nawet z Indiami Ministerstwo Elektroniki i Technologii Informacyjnych, trudno sobie wyobrazić, że RISC-V nie stanie się głównym graczem w branży komputerowej scena. Być może za kilka lat ludzie będą się spierać, czy ARM, czy RISC-V jest najlepszy dla smartfonów.