Ключові висновки
- RISC-V набирає обертів, оскільки такі великі компанії, як Google і Qualcomm, повертаються до альтернативної архітектури набору інструкцій, кидаючи виклик домінуванню x86 і ARM.
- RISC-V — це ISA з відкритим вихідним кодом, призначена для скасування плати за ліцензування. Він уже отримав значну підтримку з понад 100 членами фонду RISC-V.
- RISE, проект у співпраці з RISC-V і Linux Foundation, вирішує проблему впровадження нової ISA, вимагаючи від членів вкладу грошей або часу на розробку. Пристрої RISC-V вже доступні, переважно у вбудованих системах і на китайському ринку.
RISC-V нещодавно була всюди, завдяки архітектурі альтернативного набору інструкцій (ISA), яка набрала імпульс, щоб кинути виклик домінуванню x86 і ARM. Це включало кілька гучних оголошень від Qualcomm і Google, а також нещодавнє утворення в Проект RISE (RISC-V Software Ecosystem). за підтримки всіх від Red Hat до Intel. Google навіть нещодавно оголосив, що нативний Підтримка Android надходить до RISC.
Великі компанії об’єднуються навколо RISC-V, і хоча поки що не ясно, чи зможе він виправдати ажіотаж, багато серйозних гравців (включаючи тих, кого ви могли б не очікувати) відкладають свої фішки. Набори інструкцій стають ключовим полем битви для технологій протягом наступного десятиліття, і RISC швидко набирає обертів.
Що таке набір інструкцій?
Складний будівельний блок архітектури ЦП
Перш ніж перейти до RISC-V, давайте поговоримо про набори інструкцій, які є одними з фундаментальних будівельних блоків архітектур ЦП і визначають завдання, які ЦП може виконувати. Ці інструкції варіюються від дуже простих, таких як ADD (додавання значень у двох заданих регістрах або адресах пам’яті), до більш складних інструкцій щодо безпеки чи керування пам’яттю. Набір інструкцій реалізує весь або частину ISA, який визначає діапазон інструкцій разом із очікуваними вхідними даними та поведінкою. Зазвичай це описується як комп’ютер зі скороченим або складним набором інструкцій (RISC і CISC).
Різниця між цими двома може бути складною, але ви можете подумати про RISC як про спробу об’єднати багато невеликих інструкцій для виконання швидко (зазвичай за один такт), тоді як CISC має набагато більше інструкцій із більшою функціональністю, яка може зайняти довше. Як правило, центральний процесор, який повністю або частково реалізує x86 ISA (найбільш поширений CISC ISA), реалізує кілька сотень інструкцій, тоді як процесори RISC зазвичай реалізують менше 100. Більшість ISA не вимагають фіксованої кількості інструкцій у остаточному наборі інструкцій, натомість пропонують модульну конструкцію з кількома розширеннями, які за бажанням реалізують виробники.
Оскільки набір інструкцій фундаментально визначає інструменти, доступні програмному забезпеченню, його можна змінити складно, оскільки ISA вимагають, щоб усе програмне забезпечення, що працює на комп’ютері, було перебудовано (або перекомпільовано) для новий ISA. Це часто вимагає суттєвих модифікацій кожного елемента програмного забезпечення, це дорогий і трудомісткий процес, який потребує значної підтримки розробників. Зміна ISA відбувається рідко саме з цієї причини, і існує дуже реальна проблема курки та яйця, щоб змусити розробників створити своє програмне забезпечення для підтримки нового ISA. Ось де на допомогу приходить RISC-V.
Що таке RISC-V?
ISA, яка постійно розвивається
RISC-V — це ISA, уперше створений у Лабораторії паралельних обчислень у U.C. Берклі в 2010 році. Це безкоштовна ISA з відкритим вихідним кодом, розроблена для усунення необхідності сплачувати ліцензійні збори, як правило, Intel або ARM. У 2015 році RISC-V залишив лабораторію, і було запущено RISC-V Foundation із 36 членами-засновниками. Пізніше це стало RISC-V International, яке за новою інвестиційною структурою на основі членства продовжує дослідження та управління RISC-V сьогодні. Зараз фонд налічує понад 100 членів і постійно проводить заходи по всьому світу, щоб підтримати розвиток RISC-V.
Що таке RISE?
RISE було засновано на початку цього року у співпраці з RISC-V і Linux Foundation і вже має підтримку Intel, MediaTek, Red Hat, Qualcomm і Google, серед інших. RISE зосереджено на вдосконаленні програмних інструментів для підтримки зростання RISC-V. Напрямок проекту визначається технічним керівним комітетом, подібно до інших проектів Linux Foundation.
RISE безпосередньо вирішує проблему курки та яйця, пов’язану з прийняттям нового ISA, вимагаючи від своїх членів вкладати вартість у доларах або витратити час на розробку.
RISE безпосередньо вирішує проблему курки та яйця щодо прийняття нового ISA, вимагаючи від своїх членів зобов’язань вартості в доларах або часу на розробку програмного забезпечення з відкритим кодом для RISC-V, і це вже чудово кроками. Наприклад, Android уже перебудовано для RISC-V, як і Ubuntu та деякі інші дистрибутиви Linux.
Коли ми можемо побачити RISC-V у дикій природі?
Вони поруч, якщо ви знаєте, де шукати
Джерело: Sipeed
Пристрої RISC-V вже доступні, хоча переважно у вбудованих системах або в пристроях, виготовлених або призначених для китайського ринку. І Китай, і Росія останнім часом активно схиляються до RISC-V як способу диверсифікації від залежності від західних технологій. Кілька ноутбуків на базі RISC-V доступні на Alibaba, а плати розробки RISC-V пробиваються на західний ринок. Китайська фірма Sipeed пропонує розробки на основі RISC-V у форм-факторах від Альтернативи Steam Deck для кишенькових терміналів Linux, і Huawei випустила свої перші набори розробки на основі RISC-V для пристроїв IoT на основі HarmonyOS ще в 2021 році.
Так само Intel у 2021 році розпочала будівництво двох нових фабрик в Арізоні та оголосила про початок будівництва ще двох в Огайо у 2025 році. Intel працює над цим відродити свою ливарну діяльність в останні роки, і великий приплив мікросхем RISC-V може допомогти їм заповнити обсяг для цих нових фабрик у США. Це ризик, на який йдуть багато компаній, починаючи з RISC-V на ранніх стадіях, щоб не залишитися позаду та отримати досвід, поки RISC-V залишається на зародковому етапі.
Чи готовий він до великого часу?
Але RISC-V не зовсім готовий до великого часу. Хоча ARM може бути дорогим, його технологія була добре вдосконалена. CISC ISA спочатку набули популярності, оскільки вони дозволяли раннім інженерам легко впроваджувати функції у своїх ЦП, які потрібні для більш складних обчислень. Однак за останнє десятиліття, ARMКонструкції на основі RISC зросли в можливостях і компетентності, залишаючись загалом більш енергоефективним варіантом.
RISC-V, природно, йде по стопах ARM, спочатку вирізаючи ринок для малопотужних та енергоефективних пристроїв.
Теоретично процесори ARM і RISC-V повинні мати однакову продуктивність. Проте підтримка програмного забезпечення ARM вже широка (з процесорами, які вже працюють на телефонах і ноутбуках), що дає йому величезну початкову перевагу над будь-якими новими пристроями RISC-V.
Ця перевага є частиною причини, чому RISC-V (поки що) не є складним завданням для пристроїв ARM для більшості споживачів, природно слідуючи стопам ARM, створюючи ринок для малопотужних та енергоефективних пристроїв перший. Орієнтація на нижчий кінець ринку дозволить RISC-V спочатку створити базу інструментів і підтримки розробників, а також удосконалити енергоефективність як на апаратному, так і на програмному рівнях. RISC-V International (і, відповідно, компанії-члени) розпочинають роботу над переміщенням продуктів на RISC-V тепер у надії, що в міру розвитку розробки з’являться потужніші й енергоефективніші впровадження доступний.
Intel?
Джерело: Intel
Як ми згадували раніше, навіть Intel (власник прибуткової x86 ISA) вкладає значні кошти в RISC-V. Труднощі Intel із забезпеченням енергоефективних пристроїв x86 призвели до того, що вона значно програла ARM протягом останнього десятиліття, зокрема на основну частину внутрішнього кремнію Apple, орієнтованого на ARM, і на Qualcomm і Samsung у ширшому мобільному ринку.
Потенціал архітектури RISC був визнаний давно, потенціал, який був ключовим фактором раннього рішення Apple використовувати чіпи Motorola та PowerPC на базі RISC у перших Mac. Але за останнє десятиліття ARM розкрила цей потенціал. Зараз Intel втрачає частку ринку x86 на користь ARM навіть у своїх найбільш домінуючих категоріях, оскільки AWS активно просуває нові чіпи ARM на основі Graviton як дешевшу альтернативу x86 у хмарі. Intel звернула увагу на значні інвестиції в RISC-V, публічно взявши на себе зобов’язання 1 мільярд доларів на його ливарні послуги, включаючи значні інвестиції у фабрики RISC-V.
Чи може RISC-V наздогнати?
Тільки час покаже
Джерело: Siemens
Попит на успіх RISC-V очевидний. Підприємства не мають бажання продовжувати поповнювати кишені Intel/ARM своїми ліцензійними зборами, і ARM проклала шлях до малопотужних RISC-чіпів, конкуруючи з Intel. RISC-V спробує імітувати шлях ARM до успіху, конкуруючи в першу чергу в просторах з меншою потужністю та розробкою.
Це те, що ми вже бачимо, наприклад, коли Google і Qualcomm оголосили про Платформа Snapdragon Wear на основі RISC-V. Також зрозуміло, що завдяки створенню RISE і постійним інвестиціям у великі компанії як з боку OEM, так і з боку споживачів, підтримка RISC-V є. Залишається незрозумілим, чи достатньо його нинішнього імпульсу, щоб провести RISC-V через повільний процес, який наздоганяє ARM, але існує явний бізнес-інтерес для успіху RISC-V. ARM повідомила про рекордний дохід у розмірі понад 800 мільйонів доларів лише у другому кварталі цього року, який, зрештою, походить від частки прибутку інших компаній. Тим не менш, у минулому були невдалі азартні ігри, особливо з PowerPC, тож нам доведеться побачити, що з цього моменту піде RISC-V.