RISC-V: как компании продвигают его в будущее

Ключевые выводы

• RISC-V набирает обороты, поскольку крупные компании, такие как Google и Qualcomm, поддерживают альтернативную архитектуру набора команд, бросая вызов доминированию x86 и ARM.
• RISC-V — это ISA с открытым исходным кодом, разработанная для устранения лицензионных сборов. Он уже получил значительную поддержку со стороны более 100 членов Фонда RISC-V.
• RISE, проект в сотрудничестве с RISC-V и Linux Foundation, решает проблему принятия новой ISA, требуя от участников вносить деньги или время на разработку. Устройства RISC-V уже доступны, в первую очередь, во встраиваемых системах и на китайском рынке.

РИСК-V В последнее время альтернативная архитектура набора команд (ISA) набирает обороты, бросая вызов доминированию x86 и ARM. Это включало в себя несколько громких заявлений от Квалкомм и Гугл, а также недавнее формирование Проект RISE (Экосистема программного обеспечения RISC-V) при поддержке всех, от Red Hat до Intel. Google даже недавно объявил, что родной Поддержка Android появится в RISC.

Крупные компании объединяются вокруг RISC-V, и хотя пока неясно, сможет ли он оправдать эту шумиху, множество серьезных игроков (в том числе таких, которых вы, возможно, не ожидаете) откладывают свои фишки. Наборы инструкций станут ключевым полем битвы для технологий в течение следующего десятилетия, и RISC быстро набирает обороты.

Что такое набор инструкций?

Сложный строительный блок архитектуры ЦП.

Прежде чем мы перейдем к RISC-V, давайте поговорим о наборах команд, которые являются одними из фундаментальных строительных блоков архитектуры ЦП и определяют задачи, которые может выполнять ЦП. Эти инструкции варьируются от очень простых, таких как ADD (сложение значений в двух заданных регистрах или адресах памяти), до более сложных инструкций по обеспечению безопасности или управления памятью. Набор инструкций полностью или частично реализует ISA, который определяет диапазон инструкций вместе с их ожидаемыми входными данными и поведением. Обычно это описывают как компьютеры с сокращенным или сложным набором команд (RISC и CISC).

Разница между этими двумя может быть сложной, но вы можете думать о RISC как о попытке объединить множество небольших инструкций, которые нужно выполнить. все происходит быстро (обычно за один такт), тогда как CISC имеет гораздо больше инструкций с большей функциональностью, которые могут занять дольше. Как правило, ЦП, реализующий полностью или частично x86 ISA (наиболее широко распространенный CISC ISA), реализует несколько сотен инструкций, тогда как для ЦП RISC обычно реализуется менее 100. Большинству ISA не требуется фиксированное количество инструкций в конечном наборе команд, вместо этого предлагается модульная конструкция с несколькими расширениями, опционально реализуемыми производителями.

Поскольку набор инструкций фундаментально определяет инструменты, доступные программному обеспечению, его можно изменить. сложно, поскольку ISA требуют, чтобы все программное обеспечение, работающее на компьютере, было пересобрано (или перекомпилировано) для новая ИСА. Это часто требует значительных модификаций каждого фрагмента программного обеспечения и является дорогостоящим и трудоемким процессом, требующим значительной поддержки со стороны разработчиков. Именно по этой причине изменение ISA происходит редко, и существует вполне реальная проблема с курицей и яйцом, заключающаяся в том, чтобы заставить разработчиков создавать свое программное обеспечение для поддержки новой ISA. Вот тут-то и приходит на помощь RISC-V.

Что такое RISC-V?

ISA, которая постоянно растет

RISC-V — это ISA, впервые созданная в Лаборатории параллельных вычислений Калифорнийского университета. Беркли в 2010 году. Это бесплатная ISA с открытым исходным кодом, разработанная для устранения необходимости платить лицензионные сборы, обычно Intel или ARM. В 2015 году RISC-V покинул лабораторию, и был создан Фонд RISC-V, в состав которого вошли 36 членов-учредителей. Позже она стала RISC-V International, которая в рамках новой инвестиционной структуры, основанной на членстве, продолжает исследования и управление RISC-V сегодня. В настоящее время фонд насчитывает более 100 членов и постоянно проводит мероприятия по всему миру для поддержки роста RISC-V.

Что такое РАЙЗ?

RISE была основана ранее в этом году в сотрудничестве с RISC-V и Linux Foundation и уже пользуется поддержкой со стороны Intel, MediaTek, Red Hat, Qualcomm и Google, среди других. RISE сосредоточен на совершенствовании наборов программных инструментов для поддержки роста RISC-V. Направление проекта определяется техническим руководящим комитетом, как и другие проекты Linux Foundation.

RISE напрямую решает проблему курицы и яйца, связанную с принятием новой ISA, требуя от своих членов вкладывать долларовые суммы или время на разработку.

RISE напрямую решает проблему курицы и яйца, связанную с принятием новой ISA, требуя от своих членов обязательств долларов или времени на разработку программного обеспечения с открытым исходным кодом для RISC-V, и оно уже приносит отличные результаты. шаги. Например, Android уже пересобран для RISC-V, как и Ubuntu и некоторые другие дистрибутивы Linux.

Когда мы сможем увидеть RISC-V в природе?

Они рядом, если ты знаешь, где искать

Устройства RISC-V уже доступны, но в основном это встроенные системы или устройства, произведенные или предназначенные для китайского рынка. И Китай, и Россия в последнее время активно используют RISC-V как способ диверсификации от зависимости от западных технологий. Несколько ноутбуков на базе RISC-V доступны на Alibaba, а платы для разработки RISC-V уже начали поступать на западный рынок. Китайская фирма Sipeed предлагает платы для разработки на базе RISC-V в различных форм-факторах: Альтернативы Steam Deck для портативных терминалов Linux, а компания Huawei выпустила свои первые комплекты разработки на базе RISC-V для устройств Интернета вещей на базе HarmonyOS. еще в 2021 году.

Аналогичным образом, в 2021 году Intel запустила строительство двух новых производственных предприятий в Аризоне и объявила, что строительство еще двух в Огайо начнется в 2025 году. Intel работает над возродить литейное производство в последние годы, и большой приток чипов RISC-V может помочь им заполнить объем этих новых заводов в США. Это риск, на который идут многие компании: они начинают работу с RISC-V заранее, чтобы не остаться позади и набраться опыта, пока RISC-V находится в зачаточном состоянии.

Готово ли оно к большому времени?

Но RISC-V еще не совсем готов к большому успеху. Хотя ARM может быть дорогим, его технология хорошо отработана. CISC ISA изначально завоевали популярность, поскольку позволяли первым инженерам легко реализовывать в своих процессорах функции, необходимые для более сложных вычислений. Однако за последнее десятилетие РУКАRISC-проекты расширили возможности и компетентность, оставаясь в целом более энергоэффективным вариантом.

RISC-V, естественно, следует по стопам ARM, в первую очередь создавая рынок маломощных и энергоэффективных устройств.

Теоретически процессоры ARM и RISC-V должны иметь одинаковую производительность. Однако поддержка программного обеспечения ARM уже обширна (его процессоры уже работают на телефонах и ноутбуках), что дает ему огромное преимущество перед любыми новыми устройствами RISC-V.

Это преимущество является одной из причин, почему RISC-V (пока) не бросает вызов устройствам ARM для большинства потребителей. естественно, следуя по стопам ARM, создавая рынок маломощных и энергоэффективных устройств. первый. Ориентация на нижний сегмент рынка позволит RISC-V сначала создать базу инструментов и поддержки разработчиков, а также повысить энергоэффективность как на аппаратном, так и на программном уровне. RISC-V International (и, как следствие, ее компании-члены) начинают работу по переводу продуктов на RISC-V. теперь в надежде, что по мере развития появятся более мощные и энергоэффективные реализации. доступный.

Интел?

Как мы упоминали ранее, даже Intel (владелец прибыльной ISA x86) вкладывает большие средства в RISC-V. Трудности Intel с поставкой энергоэффективных устройств x86 привели к тому, что за последнее время она значительно уступила ARM. десятилетие, в том числе на большую часть собственных процессоров Apple, ориентированных на ARM, а также на Qualcomm и Samsung в более широком мобильном сегменте. рынок.

Потенциал RISC-архитектур давно признан, и именно этот потенциал стал ключевым фактором раннего решения Apple использовать RISC-чипы Motorola и PowerPC в первых компьютерах Mac. Но за последнее десятилетие ARM раскрыла этот потенциал. В настоящее время Intel теряет долю рынка x86 в пользу ARM даже в своих наиболее доминирующих категориях, поскольку AWS активно продвигает новые чипы ARM на базе Graviton как более дешевую альтернативу x86 в облаке. Intel решила инвестировать значительные средства в RISC-V, публично взяв на себя обязательства 1 миллиард долларов на литейные услуги, включая значительные инвестиции в фабрики RISC-V.

Сможет ли RISC-V догнать его?

Время покажет

Потребность в успехе RISC-V очевидна. У предприятий нет желания продолжать набивать карманы Intel/ARM лицензионными сборами, а ARM проложила путь для маломощных RISC-чипов, конкурируя с Intel. RISC-V попытается повторить путь ARM к успеху, конкурируя в первую очередь в областях с низким энергопотреблением и в области разработки.

Это то, что мы уже наблюдаем, например, после объявления Google и Qualcomm о Платформа Snapdragon Wear на базе RISC-V. Также очевидно, что с созданием RISE и продолжающимися инвестициями в крупные компании как OEM, так и потребительского сектора, поддержка RISC-V существует. Остается неясным, достаточен ли нынешний импульс, чтобы провести RISC-V через медленный путь, догоняющий ARM, но существует явная деловая заинтересованность в успехе RISC-V. ARM сообщила о рекордной выручке в размере более $800 млн только во втором квартале этого года, что в конечном итоге связано с долей прибыли других компаний. Тем не менее, в прошлом были неудачные попытки, среди которых выделялся PowerPC, поэтому нам придется посмотреть, куда пойдет RISC-V дальше.