Що таке RISC-V?

Навіть для любителів обчислювальної техніки RISC-V трохи в занепаді, але, можливо, ненадовго. Це одна з висхідних зірок у світі комп’ютерів і один із найуспішніших (якщо не найуспішніших) прикладів апаратного забезпечення з відкритим кодом і відкритим стандартом. Передбачається, що протягом наступних кількох років буде продано десятки мільярдів ядер RISC-V, кількість, яка буде конкурувати з кількістю x86 і ARM ядер, проданих за той самий період часу. Ось усе, що вам потрібно знати про RISC-V і куди він йде.

RISC-V: безкоштовна архітектура набору інструкцій із відкритим стандартом

RISC-V (вимовляється як «ризик п'ять») — це архітектура набору інструкцій (ISA), розроблена та підтримується RISC-V International (раніше Фонд RISC-V).

ISA є відправною точкою розробки будь-якого ЦП і визначає такі фундаментальні речі, як базові інструкції, які додаткові інструкції можна додати та яке програмне забезпечення може працювати на ЦП. Крім того, за назвою RISC-V є a rосвічений iінструкція ста комп'ютер architecture, що в основному означає, що його форма за замовчуванням містить дуже мало інструкцій. ARM також є дизайном RISC поки x86 — це комп’ютерна конструкція зі складним набором інструкцій (CISC).

Дизайн RISC важливіший для RISC-V, ніж ARM як RISC або x86 як CISC, оскільки RISC-V має унікальну перевагу: він відкритий стандарт. Будь-яка компанія, яка бажає використовувати типовий дизайн RISC-V, може це робити та змінювати, як завгодно. Оскільки x86 є спільною власністю Intel і AMD, жодна інша компанія не може (законно) виробляти процесори x86, і хоча компанії можуть створювати власні версії чіпів ARM, вони не тільки повинні платити компанії Arm, але й не можуть змінювати ISA. З RISC-V це повна свобода.

Ну, можливо, не повна свобода. Хоча RISC-V International (компанія, що стоїть за RISC-V) часто називала себе «відкритою» та "з відкритим вихідним кодом", нещодавно він відійшов від відкритого коду і тепер говорить про RISC-V як відкритий стандарт ISA. Це пояснюється тим, що фактичні мікросхеми RISC-V можуть бути пропрієтарними та закритими, навіть якщо ISA є відкритим кодом. Вам потрібно знати, що хоча будь-яка компанія чи організація може використовувати RISC-V ISA безкоштовно, фактичні продукти можуть бути заблоковані, як-от x86 або ARM.

Звичайно, у цього підходу є плюси та мінуси. Хороша новина полягає в тому, що немає жодних ліцензійних зборів чи обмежень щодо дизайну, що чудово підходить для компаній, які хочуть бути максимально автономними та зменшити витрати на розробку. Погана новина полягає в тому, що скористатися такою кількістю свободи нелегко, оскільки проектувати ЦП нелегко. Крім того, компанії, які виробляють власні процесори RISC-V, не зобов’язані ділитися цією технологією з іншими, але вони можуть ліцензувати проекти, як це робить Arm.

Коротка історія RISC-V

RISC-V — дивна назва. Можна подумати, що це був п’ятий із серії RISC ISAs, і хоча така історія стоїть за його назвою, це не зовсім точно. RISC-I і RISC-II були розроблені в 1981 році, але RISC-III і RISC-IV не є справжніми ISA. Натомість це були назви, застосовані до двох ISA під назвою SOAR і SPUR, які вийшли в 1984 і 1988 роках відповідно. Немає істотного зв’язку між RISC-V і цими ISA 80-х років, окрім того факту, що всі вони є дизайном RISC.

RISC-V – це практично дитя серед ISA. Робота над RISC-V почалася в 2010 році в паралельних обчисленнях Берклі. Lab (або скорочено Par Lab), яка отримала фінансування від Microsoft, а також від Intel, творця x86 Є. До 2011 року перший прототип RISC-V був готовий до виробництва. RISC-V перетворився з дослідницького проекту на справжній ISA, який компанії могли використовувати в 2014 році, коли Девід Паттерсон і Крсте Асович опублікував статтю стверджуючи, що за апаратним забезпеченням з відкритим вихідним кодом майбутнє, а RISC-V — це ISA, яка виконує цю роботу. Через рік був створений Фонд RISC-V.

Минуло лише вісім років відтоді, як RISC-V вирвався на сцену, і оскільки розробка чіпів може зайняти роки, важко оцінити, де зараз знаходиться RISC-V. Ми знаємо, що в RISC-V International налічується понад 3500 членів, порівняно з 600 на початку 2020 року, 1500 на початку 2021 року та 2200 наприкінці 2021 року. Щодо реальної частки ринку, то важко сказати, але в Травень 2023 р. Технічний директор RISC-V Марк Гімельштейн стверджував, що компанії-учасники продали «десятки мільярдів» ядер RISC-V, що відповідає прогнозам на 2022 і 2023 роки.

Амбіції RISC-V захопити ринок ЦП штурмом

RISC-V International говорить про велику гру, коли йдеться про зростання, посилаючись на одне дослідження, яке передбачає До 2025 року буде продано 60 мільярдів ядер RISC-V а інший прогнозує складний річний темп зростання (або CAGR) RISC-V трохи менше 35% до 2027 року. CAGR у 35% є надзвичайно агресивним і швидким у такій усталеній галузі, але зростає чимало компаній прагнуть розробити власні мікросхеми, і це, безсумнівно, сприятиме розвитку RISC-V зростання. Ключові ринки для RISC-V включають промислові програми, 5G і стільниковий зв’язок, а також бюджетні смартфони, ПК, ігрові консолі та сервери.

Поява RISC-V призвела до заснування компаній, які займаються виключно мікросхемами RISC-V. SiFive — одна з найвідоміших компаній, яка першою випустила чіп RISC-V, і має дуже схожу бізнес-модель на Arm, ліцензуючи власні розробки RISC-V, щоб отримати прибуток. Сьогодні SiFive рекламує використання своєї технології в переносних пристроях, автомобілях і в багатьох інших сферах. Крім того, компанії, які колись використовували інші ISA, повністю перейшли на використання RISC-V; Microsemi, дочірня компанія Microchip, замінила ядра ARM у своїх ПЛІС з ядрами RISC-V.

Очевидно, що RISC-V має величезний імпульс, навіть якщо він не зовсім відповідає своїм високим амбіціям.

Але є також компанії, які підтримують і використовують RISC-V, про які ви можете не очікувати. Nvidia, член-засновник, намагалася придбати Arm з 2020 по 2022 рік; IBM, інший член-засновник, має власну PowerPC ISA; Qualcomm, також один із засновників, є провідним розробником мікросхем ARM; і Intel, яка брала участь у розробці RISC-V і створила чіпи для розробки, створила x86, одну з найстаріших і найважливіших ISA. Справа в тому, що багато компаній бачать RISC-V як щось, що може існувати поряд з іншими процесорами, а не просто як заміну ARM і x86.

Arm, звичайно, не є великим шанувальником RISC-V і бачить ризик фрагментації як ключову причину не використовувати RISC-V. Фрагментація полягає в тому, що технологічні стандарти невиконувані або не дотримуються, і страх із RISC-V полягає в тому, що з все можна змінити, це може створити апаратну екосистему, де не все програмне забезпечення RISC-V може працювати на всіх RISC-V чіпси. Насправді це вже відбувається, оскільки різні чіпи RISC-V для телефонів не підтримують однакові операційні системи. Звичайно, у виробників мікросхем RISC-V є сильний стимул дотримуватися стандартів, щоб уникнути цього, і в майбутньому компаніям RISC-V доведеться бути обережними щодо фрагментації.

Очевидно, що RISC-V має величезний імпульс, навіть якщо він не зовсім відповідає своїм високим амбіціям. З тисячами членів, включаючи деякі з провідних світових комп’ютерних компаній, університетів і навіть Індії Міністерство електроніки та інформаційних технологій, важко уявити, що RISC-V не стане головним гравцем у сфері обчислень сцена. Можливо, через кілька років люди будуть сперечатися про те, ARM чи RISC-V найкращий для смартфонів.