Čo je RISC-V?

Aj pre počítačových nadšencov je RISC-V trochu v burine, ale možno nie na dlho. Je to jedna z vychádzajúcich hviezd vo svete počítačov a je jedným z najúspešnejších (ak nie najúspešnejších) príkladov hardvéru s otvoreným zdrojom a otvoreným štandardom. Predpokladá sa, že v priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov sa predajú desiatky miliárd jadier RISC-V, čo je číslo, ktoré by konkurovalo množstvu x86 a ARM jadrá predané v rovnakom časovom rámci. Tu je všetko, čo potrebujete vedieť o RISC-V a o tom, kam smeruje.

RISC-V: Bezplatná architektúra inštrukčnej sady s otvoreným štandardom

RISC-V (vyslovuje sa "riziko päť") je architektúra inštrukčného súboru (ISA) vyvinutá a udržiavaná spoločnosťou RISC-V International (predtým RISC-V Foundation).

ISA je východiskovým bodom akéhokoľvek dizajnu CPU a určuje základné veci, ako sú základné inštrukcie, aké voliteľné inštrukcie môžu byť pridané a aký druh softvéru môže natívne bežať na CPU. Okrem toho je RISC-V podľa svojho názvu a rvzdelaný inštrukcia sa počítač architecture, čo v podstate znamená, že jeho predvolená forma prichádza s veľmi málo pokynmi. ARM je tiež RISC dizajn zatiaľ čo x86 je komplexný počítačový návrh inštrukčnej sady (CISC).

Dizajn RISC je pre RISC-V dôležitejší ako ARM, ktorý je RISC alebo x86 je CISC, pretože RISC-V má jedinečný predajný význam: je to otvorený štandard. Každá spoločnosť, ktorá chce použiť sériový dizajn RISC-V, môže tak urobiť a upraviť ho, ako chce. Keďže x86 je spoločne vlastnený spoločnosťami Intel a AMD, žiadna iná spoločnosť nemôže (legálne) vyrábať procesory x86, a hoci spoločnosti si môžu vyrobiť svoju vlastnú verziu čipov ARM, nielenže musia zaplatiť spoločnosti Arm, ale nemôžu ani meniť ISA. S RISC-V je to úplná sloboda.

No, možno nie úplná sloboda. Hoci RISC-V International (spoločnosť stojaca za RISC-V) sa často označovala ako „otvorená“ a „open-source“, nedávno odstúpil od open-source a teraz hovorí o RISC-V ako o ISA s otvoreným štandardom. Je to preto, že skutočné čipy RISC-V môžu byť proprietárne a s uzavretým zdrojom, aj keď je ISA open source. Čo potrebujete vedieť, je, že zatiaľ čo každá spoločnosť alebo organizácia môže používať RISC-V ISA zadarmo, skutočné produkty môžu byť zablokované ako x86 alebo ARM.

Samozrejme, tento prístup má svoje klady a zápory. Dobrou správou je, že neexistujú žiadne licenčné poplatky ani obmedzenia týkajúce sa návrhov, čo je skvelé pre spoločnosti, ktoré chcú byť čo najviac autonómne a znížiť náklady na vývoj. Zlou správou je, že uplatniť túto mieru slobody nie je jednoduché, pretože navrhovanie CPU nie je jednoduché. Okrem toho spoločnosti, ktoré vyrábajú svoje vlastné procesory RISC-V, nie sú povinné zdieľať túto technológiu s ostatnými, ale môžu licencovať návrhy ako Arm.

Stručná história RISC-V

RISC-V je zvláštne meno. Mysleli by ste si, že ide o piaty zo série RISC ISA, a hoci to je príbeh za jeho názvom, nie je to úplne presné. RISC-I a RISC-II boli navrhnuté v roku 1981, ale RISC-III a RISC-IV nie sú skutočné ISA. Namiesto toho to boli názvy aplikované na dva ISA s názvom SOAR a SPUR, ktoré vyšli v roku 1984 a 1988. Medzi RISC-V a týmito ISA z 80. rokov nie je žiadne podstatné spojenie okrem skutočnosti, že sú to všetky návrhy RISC.

RISC-V je prakticky dieťa medzi ISA. Práce na RISC-V sa začali v roku 2010 v Berkeley's Parallel Computing Lab (alebo skrátene Par Lab), ktorý získal financie od Microsoftu, ako aj od Intelu, tvorcu x86 ISA. V roku 2011 bol pripravený na výrobu prvý prototyp RISC-V. RISC-V sa transformoval z výskumného projektu na skutočný ISA, ktorý mohli spoločnosti použiť v roku 2014, keď David Patterson a Krste Asanović uverejnil príspevok argumentujúc, že ​​open-source hardvér je budúcnosť a že RISC-V je ISA, ktorý túto prácu vykoná. O rok neskôr bola vytvorená nadácia RISC-V.

Je to len osem rokov, čo RISC-V vtrhol na scénu, a keďže samotný návrh čipov môže trvať roky, je ťažké zhodnotiť, kde je RISC-V práve teraz. Vieme, že RISC-V International má viac ako 3 500 členov, oproti 600 na začiatku roka 2020, 1 500 na začiatku roka 2021 a 2 200 koncom roka 2021. Čo sa týka skutočného podielu na trhu, ťažko povedať, ale v Máj 2023 CTO RISC-V Mark Himelstein tvrdili, že členské spoločnosti predali „10 miliárd“ jadier RISC-V, čo je v súlade s predpoveďami na roky 2022 a 2023.

Ambície RISC-V vziať trh s CPU útokom

RISC-V International hovorí o veľkej hre, pokiaľ ide o rast, pričom cituje jednu štúdiu, ktorá predpovedá Do roku 2025 sa predá 60 miliárd jadier RISC-V a ďalší, ktorý predpovedá zloženú ročnú mieru rastu RISC-V (alebo CAGR). len necelých 35 % do roku 2027. CAGR 35% je extrémne agresívne a rýchle v tak etablovanom odvetví, ale stále sa zvyšuje množstvo spoločností sa snaží navrhnúť svoje vlastné čipy, a to určite pomôže poháňať RISC-V rast. Kľúčové trhy pre RISC-V zahŕňajú priemyselné aplikácie, 5G a mobilné, ale aj lacné smartfóny, počítače, herné konzoly a servery.

Zavedenie RISC-V viedlo k založeniu spoločností, ktoré sa zaoberajú výlučne čipmi RISC-V. SiFive je jednou z najviditeľnejších spoločností ako prvá spoločnosť, ktorá vyrobila čip RISC-V, a má veľmi podobný obchodný model ako Arm, pričom licencuje svoje vlastné návrhy RISC-V s cieľom dosiahnuť zisk. Dnes SiFive inzeruje využitie svojej technológie v nositeľných zariadeniach, autách a mnohých ďalších oblastiach. Okrem toho spoločnosti, ktoré kedysi používali iné štandardy ISA, úplne prešli na používanie RISC-V; Microsemi, dcérska spoločnosť Microchip, nahradila jadrá ARM vo svojom FPGA s jadrami RISC-V.

Je zrejmé, že RISC-V má za sebou veľa hybnosti, aj keď nie celkom napĺňa svoje vznešené ambície.

Existujú však aj spoločnosti podporujúce a využívajúce RISC-V, ktoré by ste možno nečakali. Nvidia, zakladajúci člen, sa pokúsila kúpiť Arm v rokoch 2020 až 2022; IBM, ďalší zakladajúci člen, má vlastný PowerPC ISA; Qualcomm, tiež zakladajúci člen, je popredný dizajnér čipov ARM; a Intel, ktorý sa podieľal na vývoji RISC-V a vymyslel vývojové čipy, vyrobili x86, jeden z najstarších a najdôležitejších ISA vôbec. Ide o to, že mnoho spoločností vidí RISC-V ako niečo, čo môže existovať popri iných CPU a nie len ako jednoduchá náhrada za ARM a x86.

Arm, samozrejme, nie je veľkým fanúšikom RISC-V a vidí riziko fragmentácie ako kľúčový dôvod, prečo nepoužívať RISC-V. Fragmentácia je, keď sa technologické štandardy presadzujú voľne alebo nie, a strach z RISC-V je taký, že od r. všetko sa dá upraviť, mohlo by to vytvoriť hardvérový ekosystém, kde nie všetok softvér RISC-V môže bežať na všetkých RISC-V lupienky. V skutočnosti sa to už deje, pretože rôzne čipy RISC-V pre telefóny nepodporujú rovnaké operačné systémy. Samozrejme, existuje silná motivácia pre výrobcov čipov RISC-V, aby dodržiavali normy, aby sa vyhli práve tejto veci, av budúcnosti si spoločnosti RISC-V budú musieť dávať pozor na fragmentáciu.

Je zrejmé, že RISC-V má za sebou veľa hybnosti, aj keď nie celkom napĺňa svoje vznešené ambície. S tisíckami členov vrátane niektorých popredných svetových počítačových spoločností, univerzít a dokonca aj Indie Ministerstvo elektroniky a informačných technológií, je ťažké vidieť, že RISC-V sa nestane hlavným hráčom v oblasti výpočtovej techniky scéna. Možno sa o pár rokov budú ľudia hádať, či je pre smartfóny najlepší ARM alebo RISC-V.