RISC-V: Kako ga podjetja potiskajo v prihodnost

Ključni zaključki

• RISC-V pridobiva zagon, saj velika podjetja, kot sta Google in Qualcomm, podpirajo alternativno arhitekturo nabora ukazov, s čimer izpodbijajo prevlado x86 in ARM.
• RISC-V je odprtokodni ISA, zasnovan za odpravo licenčnin. Pridobil je že znatno podporo z več kot 100 člani v fundaciji RISC-V.
• RISE, projekt v sodelovanju z RISC-V in Linux Foundation, se spopada z izzivom sprejemanja novega ISA tako, da od članov zahteva, da prispevajo denar ali čas za inženiring. Naprave RISC-V so že na voljo, predvsem v vgrajenih sistemih in na kitajskem trgu.

RISC-V je bil v zadnjem času povsod, z alternativno arhitekturo nabora ukazov (ISA), ki ustvarja zagon za izziv prevladi x86 in ARM. To je vključevalo več odmevnih objav iz Qualcomm in Google, kot tudi nedavno ustanovitev skupine Projekt RISE (Programski ekosistem RISC-V). s podporo vseh, od Red Hata do Intela. Google je celo pred kratkim napovedal, da native Podpora za Android prihaja v RISC.

Velika podjetja se združujejo za RISC-V, in čeprav še ni jasno, ali lahko upraviči hype, veliko resnih igralcev (vključno z nekaterimi, ki jih morda ne pričakujete) odlaga svoje žetone. Kompleti navodil postajajo ključno bojno polje za tehnologijo v naslednjem desetletju in RISC hitro pridobiva zagon.

Kaj je nabor navodil?

Kompleksen gradnik arhitekture CPE

Preden preidemo na RISC-V, se pogovorimo o nizih ukazov, ki so eden od temeljnih gradnikov arhitektur CPE in določajo naloge, ki jih lahko izvaja CPE. Ta navodila segajo od zelo preprostih, kot je ADD (seštevanje vrednosti v dveh danih registrih ali pomnilniških naslovih), do bolj zapletenih navodil za varnost ali upravljanje pomnilnika. Nabor navodil implementira celoten ali del ISA, ki določa vrsto navodil skupaj z njihovimi pričakovanimi vhodi in vedenjem. To je običajno opisano kot računalniki z zmanjšanim ali kompleksnim naborom ukazov (RISC in CISC).

Razlika med tema dvema je lahko težavna, vendar si lahko predstavljate RISC kot poskus združevanja številnih majhnih navodil za stvari hitro (običajno v enem taktu), medtem ko ima CISC veliko več navodil z več funkcionalnosti, ki lahko zahtevajo dlje. Običajno bo CPE, ki izvaja celoten ali del x86 ISA (najbolj razširjen CISC ISA), izvajal več sto ukazov, medtem ko je običajno, da CPE RISC izvajajo manj kot 100. Večina ISA ne zahteva določenega števila navodil v končnem naboru navodil, namesto tega ponuja modularno zasnovo z več razširitvami, ki jih proizvajalci po želji izvajajo.

Ker nabor navodil v bistvu določa orodja, ki so na voljo programski opremi, ga je mogoče spremeniti težko, saj ISA zahtevajo, da se vsa programska oprema, ki se izvaja v računalniku, znova zgradi (ali znova prevede) za novi ISA. To pogosto zahteva znatne spremembe vsakega dela programske opreme in je drag in dolgotrajen postopek, ki zahteva precejšnjo podporo razvijalcev. Spreminjanje ISA-jev je prav zaradi tega razloga redko in obstaja zelo resnična težava s piščancem in jajcem, ko razvijalce pripravimo do tega, da zgradijo svojo programsko opremo za podporo novemu ISA-ju. Tu nastopi RISC-V.

Kaj je RISC-V?

ISA, ki nenehno raste

RISC-V je ISA, ki je bil prvič ustvarjen v Laboratoriju za vzporedno računalništvo pri U.C. Berkeley leta 2010. To je odprtokodna ISA brez licenčnin, zasnovana tako, da odpravi potrebo po plačilu licenčnine, običajno Intelu ali ARM-u. Leta 2015 je RISC-V zapustil laboratorij in ustanovljena je bila fundacija RISC-V s 36 ustanovnimi člani. To je kasneje postalo RISC-V International, ki v okviru nove naložbene strukture, ki temelji na članstvu, danes nadaljuje raziskave in upravljanje RISC-V. Fundacija ima zdaj več kot 100 članov in nenehno organizira dogodke po vsem svetu, da bi podprla rast RISC-V.

Kaj je RISE?

RISE je bil ustanovljen v začetku tega leta v sodelovanju z RISC-V in Linux Foundation in že ima med drugim podporo Intel, MediaTek, Red Hat, Qualcomm in Google. RISE je osredotočen na izboljšanje programskih orodnih verig za podporo rasti RISC-V. Smer projekta določa tehnični usmerjevalni odbor, podobno kot pri drugih projektih Linux Foundation.

RISE se neposredno spopada s problemom kokoši in jajca pri sprejemanju novega ISA, tako da od svojih članov zahteva, da se zavežejo vrednosti v dolarjih ali časa za inženiring.

RISE se neposredno spopada s problemom kokoši in jajca pri sprejemanju novega ISA tako, da od svojih članov zahteva, da se zavežejo vrednosti v dolarjih ali čas inženiringa za razvoj odprtokodne programske opreme za RISC-V, in že zdaj odlično uspeva koraki. Na primer, Android je bil že obnovljen za RISC-V, tako kot Ubuntu in nekatere druge distribucije Linuxa.

Kdaj bi lahko videli RISC-V v naravi?

Približno so, če veste, kje iskati

Naprave RISC-V so že na voljo, vendar večinoma v vgrajenih sistemih ali v napravah, izdelanih ali namenjenih kitajskemu trgu. Tako Kitajska kot Rusija sta se nedavno močno nagnili k RISC-V kot načinu diverzifikacije od odvisnosti od zahodnih tehnologij. Na Alibabi je na voljo več prenosnih računalnikov, ki temeljijo na RISC-V, razvojne plošče RISC-V pa so se prebile na zahodni trg. Kitajsko podjetje Sipeed ponuja razvojne plošče na osnovi RISC-V v faktorjih oblike od Alternative Steam Deck za ročne terminale Linux, Huawei pa je izdal svoje prve razvojne komplete, ki temeljijo na RISC-V, za naprave IoT, ki temeljijo na HarmonyOS že leta 2021.

Podobno je Intel leta 2021 začel z dvema novima proizvodnima obratoma v Arizoni in napovedal, da se bo gradnja še dveh v Ohiu začela leta 2025. Intel si prizadeva ponovno oživiti svoje livarne v zadnjih letih in velik pritok čipov RISC-V bi jim lahko pomagal zapolniti prostor za te nove tovarne s sedežem v ZDA. To je tveganje, ki ga sprejema veliko podjetij, ki že zgodaj začnejo uporabljati RISC-V, da bi se izognili zaostanku in pridobili izkušnje, medtem ko je RISC-V še v povojih.

Je pripravljen na veliki čas?

Toda RISC-V še ni povsem pripravljen na velike čase. Čeprav je ARM lahko drag, je njegova tehnologija dobro izpopolnjena. CISC ISA so prvotno pridobili na priljubljenosti, saj so zgodnjim inženirjem omogočili enostavno implementacijo funkcij v svoje CPU, ki so potrebne za bolj zapleteno računalništvo. Vendar pa je v zadnjem desetletju ROKAZasnove, ki temeljijo na RISC, so zrasle v zmogljivosti in kompetencah, medtem ko so na splošno ostale energetsko učinkovitejša možnost.

RISC-V seveda sledi stopinjam ARM, tako da najprej oblikuje trg za naprave z nizko porabo energije in energetsko učinkovite.

V teoriji bi morala biti procesorja ARM in RISC-V sposobna podobne zmogljivosti. Vendar pa je podpora za programsko opremo ARM že obsežna (s svojimi procesorji že poganjajo telefone in prenosnike), kar ji daje veliko začetno prednost pred vsemi novimi napravami RISC-V.

Ta prednost je del razloga, zakaj RISC-V (še) ni izziv za naprave ARM za večino potrošnikov, seveda po stopinjah ARM z oblikovanjem trga za naprave z nizko porabo energije in energetsko učinkovito prvi. Usmerjanje na nižji del trga bo RISC-V omogočilo, da najprej vzpostavi bazo orodij in podpore za razvijalce ter izboljša svojo energetsko učinkovitost tako na ravni strojne kot programske opreme. RISC-V International (in posledično njena podjetja članice) začenjajo delati na selitvi izdelkov v RISC-V zdaj v upanju, da bodo z napredovanjem razvoja zmogljivejše in energetsko učinkovitejše izvedbe na voljo.

Intel?

Kot smo že omenili, celo Intel (lastnik donosnega x86 ISA) veliko vlaga v RISC-V. Intelove težave pri zagotavljanju energijsko učinkovitih naprav x86 so privedle do tega, da je v zadnjih letih precej izgubil v primerjavi z ARM. desetletju, vključno z večino Applovega internega silicija, osredotočenega na ARM, ter Qualcomma in Samsunga v širši mobilni industriji. trgu.

Potencial arhitektur RISC je že dolgo priznan, potencial, ki je bil ključna gonilna sila zgodnje odločitve Appla, da v zgodnjih računalnikih Mac uporabi čipe Motorola in PowerPC, ki temeljijo na RISC. Toda v zadnjem desetletju je ARM sprostil ta potencial. Intel zdaj izgublja tržni delež x86 proti ARM celo v svojih najbolj prevladujočih kategorijah, pri čemer AWS močno spodbuja nove čipe ARM na osnovi Gravitona kot cenejšo alternativo kot x86 v oblaku. Intel se je usmeril v veliko naložbo v RISC-V in se javno zavezal 1 milijarda dolarjev za livarske storitve, vključno s pomembnimi naložbami v tovarne RISC-V.

Ali lahko RISC-V dohiti?

Samo čas bo povedal

Zahteva po uspehu RISC-V je jasna. Podjetja nočejo še naprej polniti žepov Intel/ARM s svojimi licenčninami, ARM pa je s tekmovanjem z Intelom utrl pot čipom RISC z nizko porabo energije. RISC-V bo poskušal posnemati ARM-ovo pot do uspeha, pri čemer bo najprej tekmoval v prostorih z nižjo močjo in v razvoju.

To je nekaj, kar že vidimo, na primer z Googlovo in Qualcommovo objavo Platforma Snapdragon Wear, ki temelji na RISC-V. Prav tako je jasno, da je z vzpostavitvijo RISE in tekočimi naložbami v večja podjetja tako iz OEM kot potrošniškega prostora podpora za RISC-V tam. Ali njegov trenutni zagon zadostuje za prenos RISC-V skozi počasen korak, ki dohiteva ARM, ostaja nejasno, vendar obstaja jasen poslovni interes, da RISC-V uspe. ARM je poročal o rekordnih prihodkih v višini več kot 800 milijonov dolarjev samo v drugem četrtletju tega leta, ki na koncu izhaja iz deleža dobička drugih podjetij. Kljub temu je bilo v preteklosti neuspešnih iger na srečo, pri čemer je izstopal PowerPC, zato bomo morali videti, kam bo RISC-V šel od tukaj.