RISC-V คืออะไร?

แม้แต่ผู้ชื่นชอบการใช้คอมพิวเตอร์เป็นงานอดิเรก RISC-V ก็ยังอยู่ในวัชพืชเล็กน้อย แต่อาจจะไม่นาน เป็นหนึ่งในดาวรุ่งพุ่งแรงในโลกคอมพิวเตอร์ และเป็นหนึ่งในตัวอย่างฮาร์ดแวร์โอเพนซอร์สและฮาร์ดแวร์มาตรฐานโอเพ่นซอร์สที่ประสบความสำเร็จมากที่สุด (หากไม่ประสบความสำเร็จมากที่สุด) มีการคาดการณ์ว่าจะมีการจำหน่ายคอร์ RISC-V หลายหมื่นล้านคอร์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ซึ่งเป็นจำนวนที่สามารถแข่งขันกับจำนวน x86 และ แขน แกนขายในช่วงเวลาเดียวกัน นี่คือทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับ RISC-V และเรื่องราวที่กำลังจะเกิดขึ้น

RISC-V: สถาปัตยกรรมชุดคำสั่งมาตรฐานแบบเปิดและฟรี

RISC-V (ออกเสียงว่า "risk five") เป็นสถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง (ISA) ที่พัฒนาและดูแลโดย RISC-V International (เดิมชื่อ RISC-V Foundation) ISA เป็นจุดเริ่มต้นของการออกแบบ CPU ใดๆ และกำหนดสิ่งพื้นฐาน เช่น คำแนะนำพื้นฐาน คำแนะนำเพิ่มเติมที่อาจเพิ่ม และซอฟต์แวร์ประเภทใดที่สามารถรันบน CPU ได้ นอกจากนี้ RISC-V ยังเป็น a

รมีการศึกษา ฉันคำแนะนำ สและคอมพิวเตอร์ กสถาปัตยกรรมซึ่งโดยพื้นฐานแล้วหมายถึงรูปแบบเริ่มต้นที่มาพร้อมกับคำแนะนำน้อยมาก ARM ยังเป็นการออกแบบ RISC ในขณะที่ x86 เป็นการออกแบบชุดคำสั่งคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อน (ซีไอเอสซี)

การเป็นการออกแบบ RISC นั้นสำคัญสำหรับ RISC-V มากกว่า ARM ที่เป็น RISC หรือ x86 ที่เป็น CISC เพราะ RISC-V มีจุดขายที่ไม่เหมือนใคร: เป็นมาตรฐานแบบเปิด บริษัทใดๆ ที่ต้องการใช้การออกแบบ RISC-V แบบสต็อก สามารถทำได้ฟรีและปรับเปลี่ยนได้ตามต้องการ เนื่องจาก x86 เป็นของ Intel และ AMD ร่วมกัน จึงไม่มีบริษัทอื่นใดที่สามารถสร้างโปรเซสเซอร์ x86 (ถูกกฎหมาย) ได้ และแม้ว่า บริษัทต่างๆ สามารถสร้างชิป ARM เวอร์ชันของตัวเองได้ พวกเขาไม่เพียงแต่ต้องจ่ายให้กับบริษัท Arm เท่านั้น แต่ยังไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ไอเอสเอ ด้วย RISC-V คุณจะมีอิสระอย่างเต็มที่

อาจจะไม่ใช่อิสรภาพทั้งหมด แม้ว่า RISC-V International (บริษัทที่อยู่เบื้องหลัง RISC-V) มักจะเรียกตัวเองว่า "เปิด" และ "โอเพ่นซอร์ส" เมื่อเร็วๆ นี้ ได้ก้าวออกจากโอเพ่นซอร์ส และตอนนี้พูดถึง RISC-V ในฐานะ ISA มาตรฐานเปิด เนื่องจากชิป RISC-V จริงอาจเป็นกรรมสิทธิ์และเป็นแหล่งที่มาปิด แม้ว่า ISA จะเป็นโอเพ่นซอร์สก็ตาม สิ่งที่คุณต้องรู้ก็คือ แม้ว่าบริษัทหรือองค์กรใดๆ จะสามารถใช้ RISC-V ISA ได้ฟรี แต่ผลิตภัณฑ์จริงอาจถูกล็อค เช่น x86 หรือ ARM

แน่นอนว่าแนวทางนี้มีทั้งข้อดีและข้อเสีย ข่าวดีก็คือไม่มีค่าธรรมเนียมใบอนุญาตหรือข้อจำกัดในการออกแบบ ซึ่งเหมาะสำหรับบริษัทที่ต้องการเป็นอิสระมากที่สุดและลดต้นทุนการพัฒนา ข่าวร้ายก็คือการใช้อิสระจำนวนนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย เนื่องจากการออกแบบ CPU ไม่ใช่เรื่องง่าย นอกจากนี้ บริษัทที่ผลิตโปรเซสเซอร์ RISC-V ของตนเองไม่จำเป็นต้องแบ่งปันเทคโนโลยีดังกล่าวกับผู้อื่น แต่สามารถออกใบอนุญาตการออกแบบได้เช่นเดียวกับที่ Arm ทำ

ประวัติโดยย่อของ RISC-V

RISC-V เป็นชื่อที่แปลก คุณคงคิดว่ามันเป็นครั้งที่ห้าในชุด RISC ISA และถึงแม้นั่นจะเป็นเรื่องราวเบื้องหลังชื่อ แต่ก็ไม่ถูกต้องนัก RISC-I และ RISC-II ได้รับการออกแบบในปี 1981 แต่ RISC-III และ RISC-IV ไม่ใช่ ISA ที่แท้จริง แต่เป็นชื่อที่ใช้กับ ISA สองแห่งที่เรียกว่า SOAR และ SPUR ซึ่งออกมาในปี 1984 และ 1988 ตามลำดับ ไม่มีความเชื่อมโยงที่สำคัญระหว่าง RISC-V และ ISA เหล่านี้จากยุค 80 นอกเหนือไปจากข้อเท็จจริงที่ว่าสิ่งเหล่านี้คือการออกแบบของ RISC ทั้งหมด

RISC-V แทบจะเป็นเด็กในกลุ่ม ISA งาน RISC-V เริ่มต้นในปี 2010 ในระบบ Parallel Computing ของ Berkeley Lab (หรือเรียกสั้น ๆ ว่า Par Lab) ซึ่งได้รับเงินทุนจาก Microsoft และ Intel ผู้สร้าง x86 คือ. ภายในปี 2554 ต้นแบบ RISC-V ตัวแรกก็พร้อมสำหรับการผลิต RISC-V เปลี่ยนจากโครงการวิจัยเป็น ISA จริงที่บริษัทต่างๆ สามารถนำมาใช้ในปี 2014 เมื่อ David Patterson และ Krste Asanović ตีพิมพ์บทความ การโต้แย้งว่าฮาร์ดแวร์โอเพ่นซอร์สคืออนาคตและ RISC-V นั้นเป็น ISA ที่จะทำหน้าที่นี้ หนึ่งปีต่อมา มูลนิธิ RISC-V ได้ถูกสร้างขึ้น

เป็นเวลาเพียงแปดปีแล้วที่ RISC-V ปรากฏตัวขึ้น และเนื่องจากการออกแบบชิปอาจใช้เวลาหลายปีตามลำพัง จึงเป็นการยากที่จะประเมินว่า RISC-V อยู่ที่ไหนในขณะนี้ สิ่งที่เรารู้คือมีสมาชิกของ RISC-V International มากกว่า 3,500 ราย เพิ่มขึ้นจาก 600 รายเมื่อต้นปี 2563, 1,500 รายในต้นปี 2564 และ 2,200 รายในปลายปี 2564 ส่วนส่วนแบ่งการตลาดที่แท้จริงนั้นพูดยากแต่ใน พฤษภาคม 2023 Mark Himelstein CTO RISC-V อ้างว่าแกน RISC-V จำนวน 10,000 ล้านถูกขายโดยบริษัทสมาชิก ซึ่งสอดคล้องกับการคาดการณ์สำหรับปี 2565 และ 2566

ความทะเยอทะยานของ RISC-V ที่จะบุกตลาด CPU โดยพายุ

RISC-V International พูดถึงเกมสำคัญในเรื่องการเติบโต โดยอ้างถึงงานวิจัยชิ้นหนึ่งที่คาดการณ์ไว้ แกน RISC-V จำนวน 60 พันล้านคอร์จะถูกขายภายในปี 2568 และอีกประการหนึ่งที่คาดการณ์อัตราการเติบโตต่อปีแบบทบต้นของ RISC-V (หรือ CAGR) จะเป็นเช่นไร เหลือเพียง 35% จนถึงปี 2027. CAGR ที่ 35% นั้นรุนแรงและรวดเร็วอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมที่จัดตั้งขึ้นเช่นนี้ แต่เพิ่มขึ้น บริษัทหลายแห่งกำลังพยายามออกแบบชิปของตัวเอง และแน่นอนว่าจะช่วยขับเคลื่อน RISC-V ได้ การเจริญเติบโต. ตลาดหลักสำหรับ RISC-V ได้แก่ แอปพลิเคชันทางอุตสาหกรรม 5G และเซลลูลาร์ แต่ยังรวมถึงสมาร์ทโฟน พีซี คอนโซลเกม และเซิร์ฟเวอร์ระดับล่างด้วย

การเปิดตัว RISC-V นำไปสู่การก่อตั้งบริษัทที่จำหน่ายชิป RISC-V โดยเฉพาะ SiFive เป็นหนึ่งในบริษัทที่มองเห็นได้มากที่สุดในฐานะบริษัทแรกที่สร้างชิป RISC-V และมีรูปแบบธุรกิจที่คล้ายกันมากกับ Arm โดยออกใบอนุญาตการออกแบบ RISC-V แบบกำหนดเองเพื่อสร้างผลกำไร ปัจจุบัน SiFive โฆษณาการใช้งานเทคโนโลยีของตนในอุปกรณ์สวมใส่ รถยนต์ และพื้นที่อื่นๆ อีกมากมาย นอกจากนี้ บริษัทที่ครั้งหนึ่งเคยใช้ ISA อื่นๆ ได้เปลี่ยนมาใช้ RISC-V อย่างเต็มรูปแบบ Microsemi ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Microchip ได้เปลี่ยนคอร์ ARM ในนั้น FPGA ด้วยแกน RISC-V

เห็นได้ชัดว่า RISC-V มีโมเมนตัมเบื้องหลังมากมาย แม้ว่าจะไม่ได้เป็นไปตามความทะเยอทะยานอันสูงส่งก็ตาม

แต่ก็มีบริษัทที่สนับสนุนและใช้ RISC-V ที่คุณอาจไม่คาดหวังเช่นกัน Nvidia ซึ่งเป็นสมาชิกผู้ก่อตั้งพยายามซื้อ Arm ตั้งแต่ปี 2020 ถึง 2022 IBM ซึ่งเป็นสมาชิกผู้ก่อตั้งอีกรายหนึ่ง มี PowerPC ISA ของตนเอง ควอลคอมม์ยังเป็นสมาชิกผู้ก่อตั้งอีกด้วย เป็นผู้ออกแบบชิป ARM ชั้นนำ; และ Intel ซึ่งมีส่วนร่วมในการพัฒนาและชิปการพัฒนาที่ยอดเยี่ยมของ RISC-V ทำให้ x86 เป็นหนึ่งใน ISA ที่เก่าแก่และสำคัญที่สุดเท่าที่เคยมีมา ประเด็นก็คือ หลายบริษัทมองว่า RISC-V เป็นสิ่งที่สามารถดำรงอยู่เคียงข้าง CPU อื่นๆ และไม่ใช่แค่การทดแทน ARM และ x86 อย่างง่ายๆ

แน่นอนว่า Arm ไม่ใช่แฟนตัวยงของ RISC-V และมองว่าความเสี่ยงของการกระจายตัวเป็นเหตุผลสำคัญในการไม่ใช้ RISC-V การกระจายตัวคือเมื่อมีการบังคับใช้มาตรฐานเทคโนโลยีอย่างหลวมๆ หรือไม่บังคับใช้ และความกลัวของ RISC-V ก็คือตั้งแต่นั้นมา ทุกอย่างสามารถแก้ไขได้ มันสามารถสร้างระบบนิเวศของฮาร์ดแวร์ที่ซอฟต์แวร์ RISC-V บางรุ่นไม่สามารถทำงานบน RISC-V ทั้งหมดได้ ชิป. สิ่งนี้เกิดขึ้นจริงแล้วเนื่องจากชิป RISC-V ที่แตกต่างกันสำหรับโทรศัพท์ไม่รองรับระบบปฏิบัติการเดียวกันทั้งหมด แน่นอนว่า มีแรงจูงใจอย่างมากสำหรับผู้ผลิตชิป RISC-V ที่จะปฏิบัติตามมาตรฐานเพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งนี้ และในอนาคตบริษัท RISC-V จะต้องระมัดระวังเกี่ยวกับการกระจายตัว

เห็นได้ชัดว่า RISC-V มีโมเมนตัมเบื้องหลังมากมาย แม้ว่าจะไม่ได้เป็นไปตามความทะเยอทะยานอันสูงส่งก็ตาม ด้วยสมาชิกหลายพันราย รวมถึงบริษัทคอมพิวเตอร์ชั้นนำของโลก มหาวิทยาลัย และแม้แต่ของอินเดีย กระทรวงอิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีสารสนเทศ เป็นเรื่องยากที่ RISC-V จะไม่กลายเป็นผู้เล่นหลักในด้านคอมพิวเตอร์ ฉาก บางทีในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ผู้คนอาจจะถกเถียงกันว่า ARM หรือ RISC-V ดีที่สุดสำหรับสมาร์ทโฟน