Kaj je RISC-V?

Tudi za računalniške hobiste je RISC-V malo v plevelu, a morda ne za dolgo. Je ena od vzhajajočih zvezd v računalniškem svetu in je eden najuspešnejših (če ne najuspešnejši) primerov odprtokodne in odprtokodne strojne opreme. Predvideva se, da bo v naslednjih nekaj letih prodanih na desetine milijard jeder RISC-V, število, ki bi se kosalo s količino x86 in ROKA prodanih jeder v istem časovnem okviru. Tukaj je vse, kar morate vedeti o RISC-V in kam gre.

RISC-V: brezplačna in odprtostandardna arhitektura nabora navodil

RISC-V (izgovarja se kot "tveganje pet") je arhitektura nabora ukazov (ISA), ki jo je razvil in vzdržuje RISC-V International (prej Fundacija RISC-V). ISA je izhodišče za vsak dizajn procesorja

in določa temeljne stvari, kot so osnovna navodila, katera neobvezna navodila se lahko dodajo in kakšna programska oprema se lahko izvorno izvaja na CPE. Poleg tega je RISC-V po svojem imenu a rizobražen jaznavodilo sin računalnik architecture, kar v bistvu pomeni, da njegova privzeta oblika vsebuje zelo malo navodil. ARM je tudi zasnova RISC medtem x86 je zapletena računalniška zasnova nabora ukazov (CISC).

Zasnova RISC je za RISC-V pomembnejša od tega, da je ARM RISC ali x86 CISC, ker ima RISC-V edinstveno prodajno prednost: je odprt standard. Vsako podjetje, ki želi uporabiti osnovno zasnovo RISC-V, lahko to stori in jo spremeni, kakor želi. Ker je x86 v skupni lasti Intel in AMD, nobeno drugo podjetje ne more (zakonito) izdelovati procesorjev x86, in čeprav podjetja lahko izdelajo lastno različico čipov ARM, ne le da morajo Armu plačati podjetju, ampak jih ne morejo spremeniti ISA. Z RISC-V je popolna svoboda.

No, morda ne popolne svobode. Čeprav se RISC-V International (podjetje, ki stoji za RISC-V) pogosto oglašuje kot "odprto" in "odprtokodni", pred kratkim se je odmaknil od odprtokodnega in zdaj govori o RISC-V kot ISA odprtega standarda. To je zato, ker so lahko dejanski čipi RISC-V lastniški in zaprtokodni, čeprav je ISA odprtokoden. Vedeti morate, da čeprav lahko katero koli podjetje ali organizacija uporablja RISC-V ISA brezplačno, so lahko dejanski izdelki zaklenjeni, kot sta x86 ali ARM.

Seveda ima ta pristop dobre in slabe strani. Dobra novica je, da ni licenčnih pristojbin ali omejitev za dizajne, kar je odlično za podjetja, ki želijo biti čim bolj avtonomna in zmanjšati stroške razvoja. Slaba novica je, da uveljavljanje te količine svobode ni preprosto, ker oblikovanje CPE-jev ni enostavno. Poleg tega podjetja, ki izdelujejo lastne procesorje RISC-V, te tehnologije niso dolžna deliti z drugimi, lahko pa licencirajo načrte, kot to počne Arm.

Kratka zgodovina RISC-V

RISC-V je čudno ime. Mislili bi, da je bil peti v seriji RISC ISA, in čeprav je to zgodba za njegovim imenom, to ni ravno točno. RISC-I in RISC-II sta bila zasnovana leta 1981, vendar RISC-III in RISC-IV nista dejanska ISA. Namesto tega sta bili imeni, uporabljeni za dva ISA, imenovana SOAR in SPUR, ki sta izšla leta 1984 oziroma 1988. Med RISC-V in temi ISA iz 80-ih ni nobene bistvene povezave razen dejstva, da so vsi modeli RISC.

RISC-V je tako rekoč otrok med ISA. Delo na RISC-V se je začelo leta 2010 v Berkeleyjevem Parallel Computing Lab (ali krajše Par Lab), ki je prejel sredstva od Microsofta in Intela, ustvarjalca x86 JE. Do leta 2011 je bil prvi prototip RISC-V pripravljen za proizvodnjo. RISC-V se je iz raziskovalnega projekta preoblikoval v dejansko ISA, ki so ga podjetja lahko uporabljala leta 2014, ko sta David Patterson in Krste Asanović objavil prispevek trdijo, da je odprtokodna strojna oprema prihodnost in da je RISC-V ISA, ki bo opravil to delo. Leto kasneje je bila ustanovljena fundacija RISC-V.

Minilo je šele osem let, odkar je RISC-V izbruhnil na sceno, in ker lahko načrtovanje čipov traja samo leta, je težko oceniti, kje je RISC-V trenutno. Kar vemo, je, da je več kot 3500 članov RISC-V International, v primerjavi s 600 na začetku leta 2020, 1500 v začetku leta 2021 in 2200 konec leta 2021. Glede dejanskega tržnega deleža je težko reči, a v Maj 2023 Tehnični direktor RISC-V Mark Himelstein trdil, da so družbe članice prodale "10 milijard" jeder RISC-V, kar je v skladu z napovedmi za leti 2022 in 2023.

Ambicije RISC-V, da osvoji trg procesorjev kot nevihta

RISC-V International govori o veliki igri, ko gre za rast, in navaja eno študijo, ki napoveduje Do leta 2025 bo prodanih 60 milijard jeder RISC-V in drugo, ki napoveduje skupno letno stopnjo rasti (ali CAGR) RISC-V malo manj kot 35 % do leta 2027. CAGR 35 % je izjemno agresiven in hiter v tako uveljavljeni panogi, vendar narašča številna podjetja želijo oblikovati lastne čipe, kar bo zagotovo pomagalo spodbujati RISC-V rast. Ključni trgi za RISC-V vključujejo industrijske aplikacije, 5G in mobilne telefone, pa tudi pametne telefone nižjega cenovnega razreda, osebne računalnike, igralne konzole in strežnike.

Uvedba RISC-V je vodila do ustanovitve podjetij, ki se ukvarjajo izključno s čipi RISC-V. SiFive je eno najbolj vidnih kot prvo podjetje, ki je izdelalo čip RISC-V, in ima zelo podoben poslovni model kot Arm, pri čemer licencira svoje zasnove po meri RISC-V, da ustvari dobiček. Danes SiFive oglašuje uporabo svoje tehnologije v nosljivih izdelkih, avtomobilih in številnih drugih področjih. Poleg tega so podjetja, ki so nekoč uporabljala druge ISA, popolnoma prešla na uporabo RISC-V; Microsemi, hčerinska družba Microchipa, je zamenjala jedra ARM v svojem FPGA z jedri RISC-V.

Očitno je, da ima RISC-V ogromno zagona, čeprav ne izpolnjuje povsem svojih visokih ambicij.

Obstajajo pa tudi podjetja, ki podpirajo in uporabljajo RISC-V in jih morda ne pričakujete. Nvidia, ustanovni član, je od leta 2020 do 2022 poskušala kupiti Arm; IBM, drugi ustanovni član, ima svoj PowerPC ISA; Qualcomm, tudi ustanovni član, je vodilni oblikovalec čipov ARM; in Intel, ki je sodeloval pri razvoju RISC-V in izdelal razvojne čipe, sta izdelala x86, enega najstarejših in najpomembnejših ISA-jev. Stvar je v tem, da številna podjetja vidijo RISC-V kot nekaj, kar lahko obstaja skupaj z drugimi procesorji in ne le preprosto zamenjavo za ARM in x86.

Arm seveda ni velik oboževalec RISC-V in vidi tveganje razdrobljenosti kot ključni razlog, da ne uporablja RISC-V. Razdrobljenost je, ko so tehnološki standardi ohlapni ali neuveljavljeni, in strah pri RISC-V je, da od vse je mogoče spremeniti, lahko ustvari ekosistem strojne opreme, kjer vsa programska oprema RISC-V ne more delovati na vseh RISC-V čips. To se dejansko že dogaja, saj različni čipi RISC-V za telefone ne podpirajo vsi istih operacijskih sistemov. Seveda obstaja močna spodbuda za proizvajalce čipov RISC-V, da se držijo standardov, da bi se temu izognili, in v prihodnosti bodo morala podjetja RISC-V paziti na razdrobljenost.

Očitno je, da ima RISC-V ogromno zagona, čeprav ne izpolnjuje povsem svojih visokih ambicij. Z več tisoč člani, vključno z nekaterimi vodilnimi svetovnimi računalniškimi podjetji, univerzami in celo indijskimi Ministrstvo za elektroniko in informacijsko tehnologijo, težko je videti, da RISC-V ne bo postal pomemben igralec na področju računalništva scena. Morda se bodo čez nekaj let ljudje prepirali o tem, ali je ARM ali RISC-V najboljši za pametne telefone.