Ce este RISC-V?

Chiar și pentru pasionații de calculatoare, RISC-V este puțin în nebunie, dar poate nu pentru mult timp. Este una dintre vedetele în ascensiune din lumea computerelor și este unul dintre cele mai de succes (dacă nu cel mai de succes) exemple de hardware open-source și open-standard. Se estimează că zeci de miliarde de nuclee RISC-V vor fi vândute în următorii câțiva ani, un număr care ar rivaliza cu cantitatea de x86 și BRAŢ miezuri vândute în același interval de timp. Iată tot ce trebuie să știți despre RISC-V și unde merge.

RISC-V: O arhitectură de set de instrucțiuni gratuită și standard deschisă

RISC-V (pronunțat „risc cinci”) este o arhitectură de set de instrucțiuni (ISA) dezvoltată și întreținută de RISC-V International (fostă Fundația RISC-V).

Un ISA este punctul de plecare al oricărui design CPU și determină lucruri fundamentale, cum ar fi instrucțiunile de bază, ce instrucțiuni opționale pot fi adăugate și ce fel de software poate rula nativ pe CPU. În plus, RISC-V este, după numele său, a reducat instructie set computer Aarhitectura, ceea ce înseamnă practic forma sa implicită vine cu foarte puține instrucțiuni. ARM este, de asemenea, un design RISC in timp ce x86 este un set de instrucțiuni complex de proiectare a computerului (CISC).

A fi un design RISC este mai important pentru RISC-V decât ARM fiind RISC sau x86 fiind CISC, deoarece RISC-V are un punct de vânzare unic: este standard deschis. Orice companie care dorește să utilizeze designul stoc RISC-V este liberă să facă acest lucru și să-l modifice după cum dorește. Deoarece x86 este deținut în comun de Intel și AMD, nicio altă companie nu poate produce (legal) procesoare x86 și, deși companiile își pot crea propria versiune de cipuri ARM, nu numai că trebuie să plătească Arm companiei, dar nu pot modifica ISA. Cu RISC-V, este libertate totală.

Ei bine, poate nu libertate totală. Deși RISC-V International (compania din spatele RISC-V) sa declarat adesea ca fiind „deschisă” și „open-source”, recent s-a îndepărtat de open-source și acum vorbește despre RISC-V ca un ISA standard deschis. Acest lucru se datorează faptului că cipurile RISC-V reale pot fi proprietare și cu sursă închisă, chiar dacă ISA este open-source. Ceea ce trebuie să știți este că, deși orice companie sau organizație poate folosi RISC-V ISA gratuit, produsele reale ar putea fi blocate, cum ar fi x86 sau ARM.

Desigur, această abordare are avantaje și dezavantaje. Vestea bună este că nu există taxe de licență sau restricții privind design-urile, ceea ce este grozav pentru companiile care doresc să fie cât mai autonome și să reducă costurile de dezvoltare. Vestea proastă este că exercitarea acestei cantități de libertate nu este ușoară, deoarece proiectarea procesoarelor nu este ușoară. În plus, companiile care își fac propriile procesoare RISC-V nu sunt obligate să partajeze această tehnologie cu alții, dar pot licenția proiecte precum Arm.

O scurtă istorie a RISC-V

RISC-V este un nume ciudat. Ai crede că a fost al cincilea dintr-o serie de ISA-uri RISC și, deși aceasta este povestea din spatele numelui său, aceasta nu este tocmai exactă. RISC-I și RISC-II au fost proiectate în 1981, dar RISC-III și RISC-IV nu sunt ISA-uri reale. În schimb, erau nume aplicate la două ISA numite SOAR și SPUR, care au apărut în 1984 și, respectiv, 1988. Nu există nicio legătură substanțială între RISC-V și aceste ISA din anii 80 dincolo de faptul că toate sunt modele RISC.

RISC-V este practic un copil printre ISA. Lucrările la RISC-V au început în 2010 în Berkeley's Parallel Computing Lab (sau Par Lab pe scurt), care a primit finanțare de la Microsoft, precum și de la Intel, creatorul x86 ISA. Până în 2011, primul prototip RISC-V era gata să fie fabricat. RISC-V s-a transformat dintr-un proiect de cercetare într-un ISA real pe care companiile l-ar putea folosi în 2014, când David Patterson și Krste Asanović a publicat o lucrare argumentând că hardware-ul open-source era viitorul și că RISC-V era ISA care să facă treaba. Un an mai târziu, a fost creată Fundația RISC-V.

Au trecut doar opt ani de când RISC-V a apărut pe scenă și, deoarece proiectarea cipurilor poate dura ani de zile, este greu de evaluat unde se află RISC-V în acest moment. Ceea ce știm este că există peste 3.500 de membri ai RISC-V International, în creștere de la 600 la începutul lui 2020, 1.500 la începutul lui 2021 și 2.200 la sfârșitul lui 2021. În ceea ce privește cota reală de piață, este greu de spus, dar în Mai 2023 CTO RISC-V Mark Himelstein a susținut că „10 de miliarde” de nuclee RISC-V au fost vândute de companiile membre, ceea ce este în conformitate cu previziunile pentru 2022 și 2023.

Ambițiile RISC-V de a lua cu asalt piața CPU-urilor

RISC-V International vorbește despre un mare joc când vine vorba de creștere, citând un studiu care prezice 60 de miliarde de nuclee RISC-V vor fi vândute până în 2025 și un altul care prezice rata de creștere anuală compusă a RISC-V (sau CAGR) va fi doar de 35% până în 2027. Un CAGR de 35% este extrem de agresiv și rapid într-o industrie atât de consacrată, dar în creștere un număr de companii caută să-și proiecteze propriile cipuri, iar acest lucru va ajuta cu siguranță să alimenteze RISC-V creştere. Piețele cheie pentru RISC-V includ aplicații industriale, 5G și celulare, dar și smartphone-uri de gamă inferioară, PC-uri, console de jocuri și servere.

Introducerea RISC-V a condus la înființarea unor companii care se ocupă exclusiv de cipuri RISC-V. SiFive este una dintre cele mai vizibile ca prima companie care a realizat un cip RISC-V și are un model de afaceri foarte asemănător cu Arm, acordând licențe design-urile personalizate RISC-V pentru a obține profit. Astăzi, SiFive face publicitate utilizării tehnologiei sale în purtabile, mașini și o multitudine de alte domenii. În plus, companiile care au folosit cândva alte ISA-uri au făcut tranziția completă către utilizarea RISC-V; Microsemi, o subsidiară a Microchip, a înlocuit nucleele ARM în sa FPGA-uri cu nuclee RISC-V.

Este evident că RISC-V are o mulțime de impuls în spate, chiar dacă nu se ridică la înălțimea ambițiilor sale înalte.

Dar există și companii care susțin și folosesc RISC-V la care s-ar putea să nu vă așteptați. Nvidia, un membru fondator, a încercat să cumpere Arm din 2020 până în 2022; IBM, un alt membru fondator, are propriul său PowerPC ISA; Qualcomm, de asemenea membru fondator, este un designer de top de cipuri ARM; și Intel, care a fost implicat în dezvoltarea lui RISC-V și cipuri de dezvoltare fabuloase, a făcut x86, unul dintre cele mai vechi și mai importante ISA-uri vreodată. Chestia este că multe companii văd RISC-V ca ceva care poate exista alături de alte procesoare și nu doar un simplu înlocuitor pentru ARM și x86.

Arm, desigur, nu este un mare fan al RISC-V și vede riscul de fragmentare ca un motiv cheie pentru a nu utiliza RISC-V. Fragmentarea este atunci când standardele tehnologice sunt în mod vag sau nu sunt aplicate, iar teama cu RISC-V este că, din moment ce totul poate fi modificat, ar putea crea un ecosistem hardware în care nu toate programele RISC-V pot rula pe toate RISC-V chipsuri. Acest lucru se întâmplă deja, deoarece diferitele cipuri RISC-V pentru telefoane nu acceptă toate aceleași sisteme de operare. Desigur, există un stimulent puternic pentru producătorii de cipuri RISC-V să adere la standarde pentru a evita chiar acest lucru, iar în viitor companiile RISC-V vor trebui să fie atente la fragmentare.

Este evident că RISC-V are o mulțime de impuls în spate, chiar dacă nu se ridică la înălțimea ambițiilor sale înalte. Cu mii de membri, inclusiv unele dintre cele mai importante companii de calcul din lume, universități și chiar din India Ministerul Electronicei și Tehnologiei Informației, este greu să vezi că RISC-V nu devine un jucător important în domeniul calculului scenă. Poate că în câțiva ani, oamenii se vor certa dacă ARM sau RISC-V este cel mai bun pentru smartphone-uri.