RISC-V: บริษัทต่างๆ ผลักดันสิ่งนี้ไปสู่อนาคตอย่างไร

ประเด็นที่สำคัญ

• RISC-V กำลังได้รับแรงผลักดันเนื่องจากบริษัทขนาดใหญ่เช่น Google และ Qualcomm สนับสนุนสถาปัตยกรรมชุดคำสั่งทางเลือก โดยท้าทายการครอบงำของ x86 และ ARM
• RISC-V เป็น ISA แบบโอเพ่นซอร์สที่ออกแบบมาเพื่อกำจัดค่าธรรมเนียมใบอนุญาต ได้รับการสนับสนุนอย่างมีนัยสำคัญจากสมาชิกกว่า 100 รายในมูลนิธิ RISC-V
• RISE ซึ่งเป็นโครงการที่ร่วมมือกับ RISC-V และ Linux Foundation กำลังจัดการกับความท้าทายในการนำ ISA ใหม่มาใช้โดยกำหนดให้สมาชิกต้องบริจาคเงินหรือใช้เวลาด้านวิศวกรรม อุปกรณ์ RISC-V มีวางจำหน่ายแล้ว โดยส่วนใหญ่จะอยู่ในระบบฝังตัวและตลาดจีน

RISC-V มีอยู่ทุกที่เมื่อเร็ว ๆ นี้ ด้วยสถาปัตยกรรมชุดคำสั่งทางเลือก (ISA) ที่สร้างโมเมนตัมเพื่อท้าทายการครอบงำของ x86 และ ARM ซึ่งรวมถึงการประกาศที่มีชื่อเสียงหลายฉบับจาก วอลคอมม์และกูเกิลตลอดจนการก่อตั้งล่าสุดของ โครงการ RISE (ระบบนิเวศซอฟต์แวร์ RISC-V) ด้วยการสนับสนุนจากทุกคนตั้งแต่ Red Hat ไปจนถึง Intel Google เพิ่งประกาศภาษาพื้นเมืองนั้นด้วย การสนับสนุน Android กำลังมาถึง RISC.

บริษัทใหญ่ๆ กำลังรวมตัวกันอยู่เบื้องหลัง RISC-V และถึงแม้จะยังไม่ชัดเจนว่าจะสามารถทำตามกระแสได้หรือไม่ แต่ผู้เล่นที่จริงจังจำนวนมาก (รวมถึงบางคนที่คุณอาจไม่คาดคิด) กำลังวางชิปลง ชุดคำสั่งกำลังกลายเป็นสมรภูมิสำคัญสำหรับเทคโนโลยีในทศวรรษหน้า และ RISC ก็ได้รับแรงผลักดันอย่างรวดเร็ว

ชุดคำสั่งคืออะไร?

โครงสร้างที่ซับซ้อนของสถาปัตยกรรม CPU

ก่อนที่เราจะเข้าสู่ RISC-V เรามาพูดถึงชุดคำสั่ง ซึ่งเป็นหนึ่งในหน่วยการสร้างพื้นฐานของสถาปัตยกรรม CPU และกำหนดงานที่ CPU สามารถทำได้ คำแนะนำเหล่านี้มีตั้งแต่แบบธรรมดา เช่น ADD (การเพิ่มค่าในรีจิสเตอร์หรือที่อยู่หน่วยความจำสองรายการที่กำหนด) ไปจนถึงคำแนะนำที่ซับซ้อนมากขึ้นสำหรับการรักษาความปลอดภัยหรือการจัดการหน่วยความจำ ชุดคำสั่งใช้ ISA ทั้งหมดหรือบางส่วน ซึ่งระบุช่วงของคำสั่งพร้อมกับอินพุตและลักษณะการทำงานที่คาดหวัง โดยปกติจะอธิบายว่าเป็นคอมพิวเตอร์ชุดคำสั่งแบบลดหรือซับซ้อน (RISC และ CISC)

ความแตกต่างระหว่างสองสิ่งนี้อาจเป็นเรื่องยุ่งยาก แต่คุณสามารถนึกถึง RISC ว่าเป็นการพยายามรวมคำสั่งเล็กๆ น้อยๆ หลายอย่างเข้าด้วยกัน สิ่งต่าง ๆ ได้อย่างรวดเร็ว (โดยปกติในรอบสัญญาณนาฬิกาเดียว) ในขณะที่ CISC มีคำสั่งเพิ่มเติมมากมายพร้อมฟังก์ชันการทำงานเพิ่มเติมที่อาจต้องใช้ อีกต่อไป โดยทั่วไป CPU ที่ใช้ x86 ISA ทั้งหมดหรือบางส่วน (CISC ISA ที่นำมาใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด) จะใช้คำสั่งหลายร้อยคำสั่ง ในขณะที่ CPU RISC ทั่วไปจะใช้งานต่ำกว่า 100 คำสั่ง ISA ส่วนใหญ่ไม่ต้องการคำสั่งจำนวนคงที่ในชุดคำสั่งสุดท้าย แทนที่จะเสนอการออกแบบแบบโมดูลาร์พร้อมส่วนขยายต่างๆ ที่ผู้ผลิตเลือกใช้

เนื่องจากชุดคำสั่งกำหนดเครื่องมือที่มีอยู่ในซอฟต์แวร์โดยพื้นฐาน จึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ยากเนื่องจาก ISA ต้องการให้ซอฟต์แวร์ทั้งหมดที่ทำงานบนคอมพิวเตอร์ต้องถูกสร้างใหม่ (หรือคอมไพล์ใหม่) สำหรับ ไอเอสเอใหม่ ซึ่งมักต้องมีการแก้ไขซอฟต์แวร์แต่ละบิตที่สำคัญ และเป็นกระบวนการที่มีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานานซึ่งต้องได้รับการสนับสนุนจากนักพัฒนาจำนวนมาก การเปลี่ยนแปลง ISA นั้นเกิดขึ้นได้ยากด้วยเหตุผลนี้ และมีปัญหาไก่กับไข่อย่างแท้จริงในการให้นักพัฒนาสร้างซอฟต์แวร์เพื่อรองรับ ISA ใหม่ นั่นคือสิ่งที่ RISC-V เข้ามา

RISC-V คืออะไร?

ISA ที่เติบโตอย่างต่อเนื่อง

RISC-V เป็น ISA ที่สร้างขึ้นครั้งแรกที่ Parallel Computing Laboratory ที่ U.C. เบิร์กลีย์ในปี 2010 เป็น ISA โอเพ่นซอร์สที่ไม่มีค่าลิขสิทธิ์ ซึ่งออกแบบมาเพื่อขจัดความจำเป็นในการจ่ายค่าธรรมเนียมใบอนุญาต ซึ่งโดยปกติแล้วให้กับ Intel หรือ ARM ในปี 2558 RISC-V ออกจากห้องปฏิบัติการ และก่อตั้งมูลนิธิ RISC-V โดยมีสมาชิกผู้ก่อตั้ง 36 คน ซึ่งต่อมาได้กลายมาเป็น RISC-V International ซึ่งภายใต้โครงสร้างการลงทุนตามสมาชิกใหม่ ยังคงดำเนินการวิจัยและการกำกับดูแลของ RISC-V ต่อไปในปัจจุบัน ปัจจุบันมูลนิธิมีสมาชิกมากกว่า 100 รายและจัดกิจกรรมอย่างต่อเนื่องทั่วโลกเพื่อรองรับการเติบโตของ RISC-V

RISE คืออะไร?

RISE ก่อตั้งขึ้นเมื่อต้นปีนี้โดยความร่วมมือกับ RISC-V และ Linux Foundation และได้รับการสนับสนุนจาก Intel, MediaTek, Red Hat, Qualcomm และ Google และอื่นๆ อีกมากมาย RISE มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงกลุ่มเครื่องมือซอฟต์แวร์เพื่อรองรับการเติบโตของ RISC-V ทิศทางของโครงการกำหนดโดยคณะกรรมการกำกับดูแลด้านเทคนิค คล้ายกับโครงการอื่นๆ ของ Linux Foundation

RISE กำลังแก้ไขปัญหาไก่กับไข่โดยตรงในการนำ ISA ใหม่มาใช้ โดยกำหนดให้สมาชิกต้องผูกมัดค่าเงินดอลลาร์หรือเวลาทางวิศวกรรม

RISE จัดการปัญหาไก่กับไข่โดยตรงในการนำ ISA ใหม่มาใช้ โดยกำหนดให้สมาชิกต้องปฏิบัติตาม ค่าเงินดอลลาร์หรือเวลาทางวิศวกรรมในการพัฒนาซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สสำหรับ RISC-V และมันทำได้ดีมาก ความก้าวหน้า ตัวอย่างเช่น Android ได้รับการสร้างขึ้นใหม่สำหรับ RISC-V เช่นเดียวกับ Ubuntu และ Linux distros อื่นๆ

เมื่อไหร่ที่เราจะได้เห็น RISC-V ในป่า?

พวกมันอยู่รอบๆ ถ้าคุณรู้ว่าจะมองที่ไหน

อุปกรณ์ RISC-V มีวางจำหน่ายแล้ว แม้ว่าส่วนใหญ่จะอยู่ในระบบฝังตัวหรือในอุปกรณ์ที่ผลิตหรือมุ่งเป้าไปที่ตลาดจีน ทั้งจีนและรัสเซียต่างพึ่งพา RISC-V เป็นอย่างมากเมื่อเร็วๆ นี้ เพื่อเป็นช่องทางในการกระจายความเสี่ยงจากการพึ่งพาเทคโนโลยีของตะวันตก แล็ปท็อปที่ใช้ RISC-V หลายเครื่องมีจำหน่ายในอาลีบาบา และบอร์ดพัฒนา RISC-V กำลังเข้าสู่ตลาดตะวันตก Sipeed บริษัทจีนกำลังนำเสนอบอร์ดพัฒนาที่ใช้ RISC-V ในรูปแบบต่างๆ ตั้งแต่ ทางเลือก Steam Deck ไปยังเทอร์มินัล Linux แบบพกพา และ Huawei ได้เปิดตัวชุดพัฒนาที่ใช้ RISC-V ชุดแรกสำหรับอุปกรณ์ IoT ที่ใช้ HarmonyOS ย้อนกลับไปในปี 2021.

ในทำนองเดียวกัน Intel ก่อตั้งโรงงานผลิตแห่งใหม่สองแห่งในรัฐแอริโซนาในปี 2564 และได้ประกาศการก่อสร้างอีกสองแห่งในรัฐโอไฮโอจะเริ่มในปี 2568 Intel ได้ทำงานเพื่อ ฟื้นการดำเนินงานโรงหล่ออีกครั้ง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และการหลั่งไหลของชิป RISC-V จำนวนมากสามารถช่วยพวกเขาเติมเต็มปริมาณสำหรับโรงงานผลิตใหม่จากสหรัฐฯ เหล่านี้ได้ ถือเป็นการเสี่ยงโชคที่บริษัทต่างๆ มากมายกำลังเสี่ยง โดยเริ่มแรกเริ่มด้วย RISC-V เพื่อหลีกเลี่ยงการถูกทิ้งไว้ข้างหลังและได้รับประสบการณ์ในขณะที่ RISC-V ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น

พร้อมสำหรับครั้งใหญ่แล้วหรือยัง?

แต่ RISC-V ยังไม่พร้อมสำหรับครั้งใหญ่ แม้ว่า ARM อาจมีราคาแพง แต่เทคโนโลยีก็ได้รับการขัดเกลาอย่างดี เดิมที CISC ISA ได้รับความนิยมเนื่องจากอนุญาตให้วิศวกรยุคแรกๆ สามารถใช้คุณลักษณะต่างๆ ใน ​​CPU ของตนได้อย่างง่ายดาย ซึ่งจำเป็นสำหรับการประมวลผลที่ซับซ้อนมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา แขนการออกแบบที่ใช้ RISC ของได้เติบโตขึ้นในด้านความสามารถและความสามารถ ในขณะที่ยังคงเป็นตัวเลือกที่ประหยัดพลังงานมากกว่าโดยทั่วไป

RISC-V เดินตามรอยเท้าของ ARM โดยธรรมชาติด้วยการแกะสลักตลาดสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำและประหยัดพลังงานเป็นอันดับแรก

ตามทฤษฎีแล้ว CPU ARM และ RISC-V ควรมีประสิทธิภาพใกล้เคียงกัน อย่างไรก็ตาม การสนับสนุนซอฟต์แวร์ ARM นั้นกว้างขวางอยู่แล้ว (ด้วย CPU ที่ใช้งานโทรศัพท์และแล็ปท็อปอยู่แล้ว) ทำให้เป็นผู้นำในขั้นต้นอย่างมากเหนืออุปกรณ์ RISC-V ใหม่ ๆ

จุดเริ่มต้นนี้เป็นส่วนหนึ่งของเหตุผลว่าทำไม RISC-V ยังไม่ (ยัง) ท้าทายอุปกรณ์ ARM สำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่ เดินตามรอยเท้าของ ARM อย่างเป็นธรรมชาติด้วยการสร้างตลาดสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำและประหยัดพลังงาน อันดับแรก. การกำหนดเป้าหมายระดับล่างของตลาดจะช่วยให้ RISC-V สามารถสร้างฐานการสนับสนุนเครื่องมือและนักพัฒนาได้ก่อน ตลอดจนปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานทั้งในระดับฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ RISC-V International (และบริษัทสมาชิก) กำลังเริ่มทำงานเพื่อย้ายผลิตภัณฑ์ไปยัง RISC-V ตอนนี้ด้วยความหวังว่าในขณะที่การพัฒนาดำเนินไป การใช้งานที่มีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานมากขึ้นจะกลายเป็น มีอยู่.

อินเทล?

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว แม้แต่ Intel (เจ้าของ x86 ISA ที่ทำกำไรได้) ก็ยังลงทุนมหาศาลใน RISC-V ความยากลำบากของ Intel ในการจัดหาอุปกรณ์ x86 ที่ประหยัดพลังงานได้ส่งผลให้สูญเสีย ARM อย่างมีนัยสำคัญในช่วงที่ผ่านมา ทศวรรษ รวมถึงซิลิคอนภายในองค์กรที่เน้น ARM ของ Apple และ Qualcomm และ Samsung ในกลุ่มมือถือที่กว้างขึ้น ตลาด.

ศักยภาพของสถาปัตยกรรม RISC ได้รับการยอมรับมานานแล้ว ศักยภาพที่เป็นแรงผลักดันสำคัญในการตัดสินใจในช่วงต้นของ Apple ในการใช้ชิป Motorola และ PowerPC ที่ใช้ RISC ใน Mac รุ่นแรกๆ แต่ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ARM ได้ปลดปล่อยศักยภาพดังกล่าวออกมา ขณะนี้ Intel พบว่าตนเองสูญเสียส่วนแบ่งการตลาด x86 ให้กับ ARM แม้จะอยู่ในหมวดหมู่ที่โดดเด่นที่สุด โดย AWS ได้ผลักดันชิป ARM ที่ใช้ Graviton ใหม่อย่างหนักเพื่อเป็นทางเลือกที่ถูกกว่า x86 ในระบบคลาวด์ Intel มุ่งมั่นที่จะลงทุนอย่างหนักใน RISC-V โดยให้คำมั่นสัญญาต่อสาธารณะ $1B ให้กับบริการโรงหล่อ รวมถึงการลงทุนที่สำคัญในโรงงาน RISC-V

RISC-V จะตามทันไหม?

เวลาเท่านั้นที่จะบอก

ความต้องการให้ RISC-V ประสบความสำเร็จนั้นชัดเจน ธุรกิจต่างๆ ไม่มีความปรารถนาที่จะยัดค่าธรรมเนียมใบอนุญาตของ Intel/ARM ต่อไป และ ARM ได้ปูทางสำหรับชิป RISC ที่ใช้พลังงานต่ำโดยแข่งขันกับ Intel RISC-V จะพยายามเลียนแบบเส้นทางสู่ความสำเร็จของ ARM โดยแข่งขันในพื้นที่พลังงานต่ำและการพัฒนาก่อน

นี่คือสิ่งที่เราเห็นอยู่แล้วว่าเกิดขึ้น เช่น กับการประกาศของ Google และ Qualcomm เกี่ยวกับ แพลตฟอร์ม Snapdragon Wear ที่ใช้ RISC-V. เป็นที่ชัดเจนว่าด้วยการจัดตั้ง RISE และการลงทุนอย่างต่อเนื่องในบริษัทขนาดใหญ่จากทั้ง OEM และพื้นที่ผู้บริโภค การสนับสนุน RISC-V ก็อยู่ที่นั่น โมเมนตัมในปัจจุบันเพียงพอที่จะขับเคลื่อน RISC-V ผ่านการหวดที่ช้าซึ่งตามทัน ARM หรือไม่นั้นยังไม่ชัดเจน แต่มีผลประโยชน์ทางธุรกิจที่ชัดเจนสำหรับ RISC-V ที่จะประสบความสำเร็จ ARM รายงานรายได้สูงสุดเป็นประวัติการณ์มากกว่า 800 ล้านดอลลาร์ในไตรมาสที่ 2 ของปีนี้เพียงปีเดียว ซึ่งท้ายที่สุดแล้วมาจากส่วนแบ่งผลกำไรของบริษัทอื่น ที่กล่าวว่ามีการพนันที่ล้มเหลวในอดีต โดยที่ PowerPC โดดเด่น ดังนั้นเราจะต้องดูว่า RISC-V ไปจากที่นี่อย่างไร