O que é RISC-V?

Mesmo para os entusiastas da computação, o RISC-V é um pouco complicado, mas talvez não por muito tempo. É uma das estrelas em ascensão no mundo da computação e um dos exemplos mais bem-sucedidos (se não o mais bem-sucedido) de hardware de código aberto e padrão aberto. Prevê-se que dezenas de bilhões de núcleos RISC-V serão vendidos nos próximos anos, um número que rivalizaria com a quantidade de x86 e BRAÇO núcleos vendidos no mesmo período. Aqui está tudo o que você precisa saber sobre o RISC-V e para onde ele está indo.

RISC-V: Uma arquitetura de conjunto de instruções de padrão aberto e livre

RISC-V (pronuncia-se "risco cinco") é uma arquitetura de conjunto de instruções (ISA) desenvolvida e mantida pela RISC-V International (anteriormente RISC-V Foundation).

Um ISA é o ponto de partida de qualquer design de CPU e determina coisas fundamentais como instruções básicas, quais instruções opcionais podem ser adicionadas e que tipo de software pode ser executado nativamente na CPU. Além disso, RISC-V é, pelo seu nome, um Reducado euinstrução ée computador aarquitetura, o que basicamente significa que seu formato padrão vem com poucas instruções. ARM também é um design RISC enquanto x86 é um projeto de computador com conjunto de instruções complexo (CISC).

Ser um design RISC é mais importante para o RISC-V do que ARM ser RISC ou x86 ser CISC porque o RISC-V tem um ponto de venda exclusivo: é um padrão aberto. Qualquer empresa que queira usar o design RISC-V padrão é livre para fazê-lo e modificá-lo como quiser. Como o x86 é propriedade conjunta da Intel e da AMD, nenhuma outra empresa pode (legalmente) fabricar processadores x86 e, embora as empresas podem fabricar sua própria versão dos chips ARM, elas não apenas precisam pagar a Arm à empresa, mas também não podem alterar o ISA. Com o RISC-V, é liberdade total.

Bem, talvez não liberdade total. Embora a RISC-V International (a empresa por trás da RISC-V) tenha frequentemente se autodenominado "aberta" e "código aberto", recentemente se afastou do código aberto e agora fala sobre RISC-V como um ISA de padrão aberto. Isso ocorre porque os chips RISC-V reais podem ser proprietários e de código fechado, mesmo que o ISA seja de código aberto. O que você precisa saber é que, embora qualquer empresa ou organização possa usar o RISC-V ISA gratuitamente, os produtos reais podem ser bloqueados, como x86 ou ARM.

É claro que existem vantagens e desvantagens nessa abordagem. A boa notícia é que não há taxas de licenciamento ou restrições aos projetos, o que é ótimo para empresas que desejam ser o mais autônomas possível e reduzir custos de desenvolvimento. A má notícia é que exercer essa liberdade não é fácil porque projetar CPUs não é fácil. Além disso, as empresas que fabricam seus próprios processadores RISC-V não são obrigadas a compartilhar essa tecnologia com outras pessoas, mas podem licenciar projetos como a Arm faz.

Uma breve história do RISC-V

RISC-V é um nome estranho. Você poderia pensar que foi o quinto de uma série de RISC ISAs e, embora essa seja a história por trás de seu nome, isso não é exatamente preciso. RISC-I e RISC-II foram projetados em 1981, mas RISC-III e RISC-IV não são ISAs reais. Em vez disso, eram nomes aplicados a duas ISAs chamadas SOAR e SPUR, lançadas em 1984 e 1988, respectivamente. Não há nenhuma conexão substancial entre o RISC-V e esses ISAs dos anos 80, além do fato de serem todos designs RISC.

O RISC-V é praticamente um bebê entre os ISAs. O trabalho no RISC-V começou em 2010 na Computação Paralela de Berkeley Lab (ou Par Lab, para abreviar), que recebeu financiamento da Microsoft e também da Intel, criadora do x86 É UM. Em 2011, o primeiro protótipo RISC-V estava pronto para ser fabricado. O RISC-V passou de um projeto de pesquisa a um ISA real que as empresas poderiam usar em 2014, quando David Patterson e Krste Asanović publicou um artigo argumentando que o hardware de código aberto era o futuro e que o RISC-V era o ISA para fazer o trabalho. Um ano depois, foi criada a Fundação RISC-V.

Faz apenas oito anos desde que o RISC-V entrou em cena e, como projetar chips pode levar anos sozinho, é difícil avaliar onde o RISC-V está agora. O que sabemos é que existem mais de 3.500 membros da RISC-V International, contra 600 no início de 2020, 1.500 no início de 2021 e 2.200 no final de 2021. Quanto à quota de mercado real, é difícil dizer, mas em Maio de 2023 CTO do RISC-V, Mark Himelstein afirmou que "dezenas de bilhões" de núcleos RISC-V foram vendidos pelas empresas membros, o que está de acordo com as previsões para 2022 e 2023.

As ambições do RISC-V de conquistar o mercado de CPU

A RISC-V International fala de um grande jogo quando se trata de crescimento, citando um estudo que prevê 60 bilhões de núcleos RISC-V serão vendidos até 2025 e outro que prevê que a taxa composta de crescimento anual (ou CAGR) do RISC-V será pouco menos de 35% até 2027. Um CAGR de 35% é extremamente agressivo e rápido em uma indústria tão estabelecida, mas aumentando inúmeras empresas estão buscando projetar seus próprios chips, e isso certamente ajudará a alimentar o RISC-V crescimento. Os principais mercados para RISC-V incluem aplicações industriais, 5G e celular, mas também smartphones, PCs, consoles de jogos e servidores de baixo custo.

A introdução do RISC-V levou à fundação de empresas que negociam exclusivamente com chips RISC-V. A SiFive é uma das mais visíveis como a primeira empresa a fabricar um chip RISC-V e tem um modelo de negócios muito semelhante ao da Arm, licenciando seus designs RISC-V personalizados para obter lucro. Hoje, a SiFive anuncia o uso de sua tecnologia em wearables, carros e uma infinidade de outras áreas. Além disso, as empresas que antes utilizavam outras ISAs fizeram a transição completa para o uso do RISC-V; A Microsemi, uma subsidiária da Microchip, substituiu os núcleos ARM em seu FPGAs com núcleos RISC-V.

É óbvio que o RISC-V tem muito impulso por trás dele, mesmo que não esteja à altura de suas ambições elevadas.

Mas também existem empresas que oferecem suporte e uso do RISC-V que você talvez não esperasse. A Nvidia, membro fundador, tentou comprar a Arm de 2020 a 2022; A IBM, outro membro fundador, possui seu próprio PowerPC ISA; A Qualcomm, também membro fundador, é um designer líder de chips ARM; e a Intel, que esteve envolvida no desenvolvimento do RISC-V e fabricou chips de desenvolvimento, criou o x86, um dos ISAs mais antigos e importantes de todos os tempos. Acontece que muitas empresas veem o RISC-V como algo que pode existir junto com outras CPUs e não apenas um simples substituto para ARM e x86.

Arm, é claro, não é um grande fã do RISC-V e vê o risco de fragmentação como um dos principais motivos para não usar o RISC-V. A fragmentação ocorre quando os padrões tecnológicos são pouco rigorosos ou não são aplicados, e o medo com o RISC-V é que, uma vez que tudo pode ser modificado, isso poderia criar um ecossistema de hardware onde nem todos os softwares RISC-V podem ser executados em todos os RISC-V salgadinhos. Na verdade, isso já está acontecendo, pois nem todos os diferentes chips RISC-V para telefones suportam os mesmos sistemas operacionais. É claro que há um forte incentivo para os fabricantes de chips RISC-V aderirem aos padrões para evitar exatamente isso, e no futuro as empresas RISC-V terão que ter cuidado com a fragmentação.

É óbvio que o RISC-V tem muito impulso por trás dele, mesmo que não esteja à altura de suas ambições elevadas. Com milhares de membros, incluindo algumas das principais empresas de computação, universidades e até mesmo empresas da Índia Ministério de Eletrônica e Tecnologia da Informação, é difícil ver o RISC-V não se tornando um player importante na computação cena. Talvez daqui a alguns anos as pessoas discutam se ARM ou RISC-V são os melhores para smartphones.