Что такое RISC-V?

Даже для любителей компьютеров RISC-V немного затруднён, но, возможно, ненадолго. Это одна из восходящих звезд в мире вычислений и один из самых успешных (если не самых успешных) примеров аппаратного обеспечения с открытым исходным кодом и открытыми стандартами. Прогнозируется, что в течение следующих нескольких лет будут проданы десятки миллиардов ядер RISC-V, и это число может соперничать с количеством процессоров x86 и процессоров RISC-V. РУКА ядер, проданных за тот же период времени. Вот все, что вам нужно знать о RISC-V и о том, куда он движется.

RISC-V: свободная архитектура набора команд с открытым стандартом.

RISC-V (произносится как «риск пять») — это архитектура набора команд (ISA), разработанная и поддерживаемая RISC-V International (ранее RISC-V Foundation).

ISA — это отправная точка любого проекта ЦП. и определяет фундаментальные вещи, такие как базовые инструкции, какие дополнительные инструкции могут быть добавлены и какое программное обеспечение может работать на процессоре. Кроме того, RISC-V, согласно своему названию, является робразованный яинструкция си компьютер аrchitecture, что по сути означает, что его форма по умолчанию содержит очень мало инструкций. ARM также является RISC-дизайном. пока x86 — это компьютерная конструкция со сложным набором команд. (ЦИСК).

Для RISC-V важнее быть RISC-дизайном, чем RISC для ARM или CISC для x86, потому что у RISC-V есть уникальное преимущество: это открытый стандарт. Любая компания, желающая использовать стандартную конструкцию RISC-V, может делать это и модифицировать ее по своему усмотрению. Поскольку x86 находится в совместной собственности Intel и AMD, ни одна другая компания не может (законно) производить процессоры x86, и хотя компании могут создавать свои собственные версии чипов ARM, они не только должны платить компании Arm, но и не могут изменять их. ИСА. С RISC-V это полная свобода.

Ну, может быть, не полная свобода. Хотя RISC-V International (компания, стоящая за RISC-V) часто позиционирует себя как «открытая» и «открытый исходный код», недавно он отошел от открытого исходного кода и теперь говорит о RISC-V как о открытый стандарт ISA. Это связано с тем, что настоящие чипы RISC-V могут быть проприетарными и с закрытым исходным кодом, даже если ISA имеет открытый исходный код. Что вам нужно знать, так это то, что, хотя любая компания или организация может использовать RISC-V ISA бесплатно, реальные продукты могут быть заблокированы, например x86 или ARM.

Конечно, у такого подхода есть свои плюсы и минусы. Хорошей новостью является отсутствие лицензионных сборов или ограничений на дизайн, что отлично подходит для компаний, которые хотят быть максимально автономными и снизить затраты на разработку. Плохая новость заключается в том, что реализовать такую ​​свободу непросто, поскольку проектирование процессоров — дело непростое. Кроме того, компании, производящие собственные процессоры RISC-V, не обязаны делиться этой технологией с другими, но они могут лицензировать разработки, как это делает Arm.

Краткая история RISC-V

RISC-V — странное имя. Можно подумать, что это пятый из серии RISC ISA, и хотя это история, лежащая в основе ее названия, это не совсем так. RISC-I и RISC-II были разработаны в 1981 году, но RISC-III и RISC-IV не являются настоящими ISA. Вместо этого это были имена, применяемые к двум ISA под названием SOAR и SPUR, которые вышли в 1984 и 1988 годах соответственно. Между RISC-V и этими ISA 80-х нет никакой существенной связи, за исключением того факта, что все они являются RISC-разработками.

RISC-V — практически ребенок среди ISA. Работа над RISC-V началась в 2010 году в отделе параллельных вычислений Беркли. Lab (или сокращенно Par Lab), получившая финансирование от Microsoft, а также от Intel, создателя x86. ЭТО. К 2011 году первый прототип RISC-V был готов к производству. RISC-V превратился из исследовательского проекта в настоящую ISA, которую компании могли использовать в 2014 году, когда Дэвид Паттерсон и Крсте Асанович опубликовал статью утверждая, что будущее за аппаратным обеспечением с открытым исходным кодом и что RISC-V — это ISA, способная выполнить эту работу. Год спустя был создан Фонд RISC-V.

Прошло всего восемь лет с тех пор, как RISC-V ворвался на сцену, и поскольку разработка чипов может занять годы, трудно оценить, где сейчас находится RISC-V. Что мы точно знаем, так это то, что в RISC-V International насчитывается более 3500 членов по сравнению с 600 в начале 2020 года, 1500 в начале 2021 года и 2200 в конце 2021 года. Что касается реальной доли рынка, трудно сказать, но в Май 2023 г. Технический директор RISC-V Марк Химельштейн утверждает, что «десятки миллиардов» ядер RISC-V были проданы компаниями-членами, что соответствует прогнозам на 2022 и 2023 годы.

Амбиции RISC-V покорить рынок процессоров

RISC-V International говорит о большой игре, когда речь идет о росте, ссылаясь на одно исследование, которое прогнозирует К 2025 году будет продано 60 миллиардов ядер RISC-V и другой, который предсказывает, что совокупный годовой темп роста RISC-V (или CAGR) будет чуть меньше 35% к 2027 году. Среднегодовой темп роста в 35% является чрезвычайно агрессивным и быстрым для такой устоявшейся отрасли, но он растет. многие компании стремятся разработать свои собственные чипы, и это, несомненно, будет способствовать развитию RISC-V. рост. Ключевые рынки для RISC-V включают промышленные приложения, 5G и сотовую связь, а также недорогие смартфоны, ПК, игровые консоли и серверы.

Появление RISC-V привело к созданию компаний, занимающихся исключительно чипами RISC-V. SiFive — одна из наиболее заметных компаний, которая первой выпустила чип RISC-V. Ее бизнес-модель очень похожа на Arm: она лицензирует свои собственные разработки RISC-V с целью получения прибыли. Сегодня SiFive рекламирует использование своей технологии в носимых устройствах, автомобилях и множестве других областей. Более того, компании, которые когда-то использовали другие ISA, полностью перешли на использование RISC-V; Microsemi, дочерняя компания Microchip, заменила ядра ARM в своих ПЛИС с ядрами RISC-V.

Очевидно, что RISC-V имеет огромный импульс, даже если он не совсем соответствует своим высоким амбициям.

Но есть и компании, поддерживающие и использующие RISC-V, о которых вы даже не подозревали. Nvidia, один из основателей, пыталась купить Arm с 2020 по 2022 год; IBM, еще один член-учредитель, имеет собственную PowerPC ISA; Qualcomm, также являющаяся одним из основателей, является ведущим разработчиком чипов ARM; а компания Intel, которая участвовала в разработке RISC-V и производила микросхемы для разработки, создала x86, одну из старейших и наиболее важных ISA за всю историю. Дело в том, что многие компании рассматривают RISC-V как нечто, что может существовать наряду с другими процессорами, а не как простую замену ARM и x86.

Арм, конечно, не является большим поклонником RISC-V и считает риск фрагментации основной причиной отказа от использования RISC-V. Фрагментация — это когда технологические стандарты соблюдаются слабо или не соблюдаются, и опасения, связанные с RISC-V, заключаются в том, что, поскольку все можно изменить, это может создать аппаратную экосистему, в которой не все программное обеспечение RISC-V может работать на всех RISC-V. чипсы. На самом деле это уже происходит, поскольку разные чипы RISC-V для телефонов не поддерживают одни и те же операционные системы. Конечно, у производителей микросхем RISC-V есть сильный стимул придерживаться стандартов, чтобы избежать именно этого, и в будущем компаниям RISC-V придется проявлять осторожность в отношении фрагментации.

Очевидно, что RISC-V имеет огромный импульс, даже если он не совсем соответствует своим высоким амбициям. С тысячами членов, включая некоторые ведущие мировые компьютерные компании, университеты и даже индийские Министерство электроники и информационных технологий, трудно представить, что RISC-V не станет крупным игроком на рынке вычислений. сцена. Возможно, через несколько лет люди будут спорить о том, что лучше для смартфонов: ARM или RISC-V.