Vad är RISC-V?

Även för datorhobbyister är RISC-V lite i ogräset, men kanske inte så länge. Det är en av de stigande stjärnorna i datorvärlden och är ett av de mest framgångsrika (om inte det mest framgångsrika) exemplen på hårdvara med öppen källkod och öppen standard. Det förutspås att tiotals miljarder RISC-V-kärnor kommer att säljas under de närmaste åren, ett antal som skulle konkurrera med mängden x86 och ÄRM kärnor som säljs inom samma tidsram. Här är allt du behöver veta om RISC-V och vart det är på väg.

RISC-V: En gratis och öppen standardinstruktionsuppsättningsarkitektur

RISC-V (uttalas "risk fem") är en instruktionsuppsättningsarkitektur (ISA) utvecklad och underhållen av RISC-V International (tidigare RISC-V Foundation).

En ISA är utgångspunkten för varje CPU-design och bestämmer grundläggande saker som grundläggande instruktioner, vilka valfria instruktioner som kan läggas till och vilken typ av programvara som kan köras på CPU: n. Dessutom är RISC-V, enligt sitt namn, en rutbildad ikonstruktion soch dator architecture, vilket i princip betyder att dess standardform kommer med väldigt få instruktioner. ARM är också en RISC-design medan x86 är en komplex instruktionsuppsättning datordesign (CISC).

Att vara en RISC-design är viktigare för RISC-V än att ARM är RISC eller x86 som CISC eftersom RISC-V har en unik försäljningsargument: den är öppen standard. Alla företag som vill använda RISC-V-designen är fria att göra det och modifiera det som det vill. Eftersom x86 ägs gemensamt av Intel och AMD kan inget annat företag (lagligt) tillverka x86-processorer, och även om företag kan göra sin egen version av ARM-chips, de måste inte bara betala Arm företaget, men de kan inte ändra ISA. Med RISC-V är det total frihet.

Tja, kanske inte total frihet. Även om RISC-V International (företaget bakom RISC-V) ofta har fakturerat sig som "öppet" och "öppen källkod", nyligen har det gått bort från öppen källkod och talar nu om RISC-V som en öppen standard ISA. Detta beror på att faktiska RISC-V-chips kan vara proprietära och sluten källkod, även om ISA är öppen källkod. Vad du behöver veta är att även om alla företag eller organisationer kan använda RISC-V ISA gratis, kan faktiska produkter vara låsta som x86 eller ARM.

Naturligtvis finns det uppsidor och nackdelar med detta tillvägagångssätt. Den goda nyheten är att det inte finns några licensavgifter eller restriktioner för design, vilket är bra för företag som vill vara så autonoma som möjligt och minska utvecklingskostnaderna. Den dåliga nyheten är att det inte är lätt att utöva denna mängd frihet eftersom det inte är lätt att designa processorer. Dessutom är företag som tillverkar sina egna RISC-V-processorer inte skyldiga att dela den tekniken med andra, men de kan licensiera ut design som Arm gör.

En kort historik över RISC-V

RISC-V är ett konstigt namn. Man skulle kunna tro att det var den femte i raden av RISC-ISA, och även om det är historien bakom dess namn, är det inte exakt korrekt. RISC-I och RISC-II designades 1981, men RISC-III och RISC-IV är inte egentliga ISA. Istället var de namn som applicerades på två ISA kallade SOAR och SPUR, som kom ut 1984 respektive 1988. Det finns inget väsentligt samband mellan RISC-V och dessa ISA från 80-talet utöver det faktum att de alla är RISC-designer.

RISC-V är praktiskt taget en baby bland ISA. Arbetet med RISC-V påbörjades 2010 i Berkeleys Parallel Computing Lab (eller förkortat Par Lab), som fick finansiering från Microsoft såväl som Intel, skaparen av x86 ÄR EN. År 2011 var den första RISC-V-prototypen klar att tillverkas. RISC-V förvandlades från ett forskningsprojekt till en verklig ISA som företag kunde använda 2014 när David Patterson och Krste Asanović publicerade en tidning argumenterade att hårdvara med öppen källkod var framtiden och att RISC-V var ISA som skulle göra jobbet. Ett år senare skapades RISC-V Foundation.

Det har bara gått åtta år sedan RISC-V dök upp på scenen, och eftersom design av chips kan ta år enbart är det svårt att utvärdera var RISC-V är just nu. Vad vi vet är att det finns över 3 500 medlemmar i RISC-V International, upp från 600 i början av 2020, 1 500 i början av 2021 och 2 200 i slutet av 2021. När det gäller faktiska marknadsandelar är det svårt att säga, men i Maj 2023 RISC-V CTO Mark Himelstein hävdade att "10-tals miljarder" av RISC-V-kärnor hade sålts av medlemsföretag, vilket är i linje med förutsägelser för 2022 och 2023.

RISC-V: s ambitioner att ta CPU-marknaden med storm

RISC-V International talar om ett stort spel när det gäller tillväxt, med hänvisning till en studie som förutspår 60 miljarder RISC-V-kärnor kommer att säljas till 2025 och en annan som förutspår RISC-V: s sammansatta årliga tillväxttakt (eller CAGR) kommer att bli bara blyg av 35% till och med 2027. En CAGR på 35 % är extremt aggressiv och snabb i en så etablerad bransch, men ökar ett antal företag försöker designa sina egna chips, och detta kommer säkert att hjälpa till att driva RISC-V: s tillväxt. Viktiga marknader för RISC-V inkluderar industriella applikationer, 5G och mobila enheter, men även smarta smartphones, datorer, spelkonsoler och servrar.

Introduktionen av RISC-V ledde till grundandet av företag som uteslutande handlar med RISC-V-chips. SiFive är ett av de mest synliga som det första företaget att tillverka ett RISC-V-chip, och har en affärsmodell som liknar Arm och licensierar ut sina anpassade RISC-V-designer för att göra vinst. Idag annonserar SiFive sin tekniks användningsområden i wearables, bilar och en uppsjö av andra områden. Dessutom har företag som en gång använde andra ISA gjort den fullständiga övergången till att använda RISC-V; Microsemi, ett dotterbolag till Microchip, ersatte ARM-kärnor i sin FPGA: er med RISC-V-kärnor.

Det är uppenbart att RISC-V har massor av fart bakom sig, även om den inte riktigt lever upp till sina höga ambitioner.

Men det finns också företag som stöder och använder RISC-V som du kanske inte förväntar dig. Nvidia, en grundande medlem, försökte köpa Arm från 2020 till 2022; IBM, en annan grundande medlem, har sin egen PowerPC ISA; Qualcomm, också en av grundarna, är en ledande ARM-chipdesigner; och Intel, som var involverat i RISC-V: s utveckling och fabbade utvecklingschip, gjorde x86, en av de äldsta och viktigaste ISA: erna någonsin. Saken är den att många företag ser RISC-V som något som kan existera vid sidan av andra processorer och inte bara en enkel ersättning för ARM och x86.

Arm är naturligtvis inte ett stort fan av RISC-V och ser risken för fragmentering som en viktig anledning till att inte använda RISC-V. Fragmentering är när teknikstandarder tillämpas löst eller inte tillämpas, och rädslan med RISC-V är att eftersom allt kan modifieras, det kan skapa ett hårdvaruekosystem där inte all RISC-V-programvara kan köras på alla RISC-V pommes frites. Detta händer faktiskt redan eftersom olika RISC-V-chips för telefoner inte alla stöder samma operativsystem. Naturligtvis finns det ett starkt incitament för RISC-V-chiptillverkare att följa standarder för att undvika just detta, och i framtiden kommer RISC-V-företag att behöva vara försiktiga med fragmentering.

Det är uppenbart att RISC-V har massor av fart bakom sig, även om den inte riktigt lever upp till sina höga ambitioner. Med tusentals medlemmar inklusive några av världens ledande datorföretag, universitet och till och med Indien Ministeriet för elektronik och informationsteknologi, det är svårt att se att RISC-V inte blir en stor aktör på datorområdet scen. Kanske om några år kommer folk att bråka om huruvida ARM eller RISC-V är det bästa för smartphones.