Is daar vryheid in die keuse van jou hardeware? Vind uit hoe RISC-V die weg baan vir 'n nuwe oopbron-hardewarebeweging.
Baie van die groot rolspelers in die halfgeleierbesigheid hou hul ontwerpe eie en toestelvervaardigers moet lisensiefooie betaal om dit te gebruik.
Handelsspanning tussen die VSA, China en Taiwan bied 'n uitdaging in die halfgeleierverskaffingsketting. Kleiner toestelvervaardigers sukkel ook om hierdie fooie te bekostig en die hindernis vir toegang is baie hoër.
Net soos oopbron-bedryfstelsels soos Linux ontwikkelaars bemagtig het, kan 'n nuwe oop standaard die manier waarop ons die toestelle ontwerp en maak wat vandag die wêreld bestuur, skud.
In hierdie gids kyk ons na die geskiedenis van die RISC-argitektuur, weeg die voor- en nadele van die tegnologie op, en duik na 'n paar toepassings van RISC-V wat jy vandag kan vind.
Maar eers, om te verstaan hoekom RISC-V so opwindend is, moet ons verstaan hoe rekenaars werk.
Wat is 'n instruksiestel?
Die instruksiestel verwys na die stel bewerkings wat 'n rekenaar ontwerp is om op masjienvlak uit te voer.
Dink hieraan as die mees basiese opdragte soos byvoeging, vermenigvuldiging, laai en stoor van data. Die instruksiestel argitektuur is die belangrikste koppelvlak in 'n rekenaar omdat dit die hardeware en die sagteware aspekte verdeel.
Die instruksiestel van 'n SVE vertel ons wat die SVE kan doen, aangesien dit beperk word deur die ontwerp van sy hardeware.
As jy 'n SVE vra om twee bisse bymekaar te voeg, sal dit presies weet wat om te doen aangesien daar 'n opdrag in die hardeware is om hierdie instruksie te akkommodeer.
Komplekse bewerkings soos om 'n YouTube-video te laai, 'n video game, of die stuur van 'n tweet behels die oproep van miljoene van hierdie basiese opdragte wat in die SVE-instruksiestel gevind word.
Algemene instruksiestel-argitekture (ISA's) sluit ARM en Intel se x86 in, waarvan eersgenoemde die mees gebruikte ISA in die wêreld is.
Hierdie ISA's is dekades gelede vir die eerste keer ontwikkel onder 'n eie lisensie. In daardie vroeër jare was die meeste hardeware en sagteware eie.
Wat is RISC?
Gedurende die 1970's was rekenaaringenieurs geneig om te fokus op die verhoging van die kompleksiteit van rekenaarargitekture.
Halfgeleiertegnologie het vinnig gevorder en was in staat om 'n groot aantal instruksies uit te voer. Dit het gelei tot 'n tipe rekenaar bekend as CISC's, of komplekse instruksiestelrekenaars.
Dit blyk dat baie van die instruksies selde in die praktyk gebruik word, soos in hoëvlak rekenaartale soos C. David Patterson en Carlo Sequin van die Universiteit van Kalifornië in Berkeley het gedink dat 'n beter prestasie teen 'n baie laer prestasie behaal kan word koste deur die verwerker te vereenvoudig.
Deur die hoeveelheid kompleksiteit te verminder, kan hulle die oorblywende spasie vir geheue gebruik. Hierdie hipotese is die RISC, of verminderde instruksiestel rekenaar, gedoop.
Die RISC-I-projek het begin as 'n navorsingsprojek wat daarop gemik was om te bewys dat 'n RISC-rekenaar haalbaar is. Studente by Berkeley kon 'n ontwerp skep wat met net 31 instruksies gewerk het.
Die beheer- en instruksiegedeelte van die skyfie het slegs 6% van die silikonmatrys beset, terwyl ander skyfies die helfte vir dieselfde doel sou gebruik. Registers is bygevoeg om die vrygestelde spasie in te vul. Hierdie registers het die skyfie toegelaat om meer werkende geheue te hou.
Die RISC-argitektuur het in die 1980's kommersiële sukses behaal. Baie skyfies het egter gou in onguns geval. Tans is ARM-gebaseerde verwerkers die mees algemene RISC-verwerker, as gevolg van die voorkoms van moderne slimfone wat byna uitsluitlik ARM-skyfies gebruik.
Wat is RISC-V?
RISC-V verwys na 'n bepaalde oopbron-instruksiestel wat daarop gemik is om die RISC-beginsels te volg. Anders as die meeste ander ISA-ontwerpe, vereis die RISC-V ISA geen fooie om te gebruik nie.
Die RISC-V-argitektuur het oorspronklik begin as 'n navorsingsprojek van Krste Asanović by UC Berkeley, maar het later bydraers van regoor die wêreld genooi.
'n RISC-gebaseerde SVE het 'n vereenvoudigde stel instruksies wat slegs een kloksiklus neem om te voltooi. Hulle verhandel kompleksiteit met vinniger werkverrigting deur die gebruik van 'n vragwinkelargitektuur.
Dit beteken dat instruksies slegs registers aanspreek, wat baie vinniger toeganklik is as hoofgeheue.
RISC-V ondersteun ook 'n doeltreffende pyplynstruktuur, wat dit moontlik maak om verskeie instruksies parallel uit te voer.
Omdat RISC-V 'n oop standaard is, kan enigeen die instruksiesstel vir hul eie produkte gebruik, wat kan lei tot 'n omwenteling in die oopbron hardeware ruimte.
Belangrikste kenmerke
- Eenvoudige instruksiesstel - Gebrek aan 'n komplekse lys van instruksies laat instruksies vinniger uitgevoer word en maak dit makliker om veelvuldige instruksies te pyplyn.
- modulariteit – RISC-V het 'n klein standaard basis ISA en kom met verskeie standaard uitbreidings. Dit stel gebruikers in staat om slegs die onderdele te kies wat hulle benodig wanneer hulle hul eie RISC-V-skyfies bou.
- rekbaarheid – Spesifieke funksies kan deur uitbreidings by die hoof-ISA gevoeg word. Dit stel gebruikers in staat om hul eie persoonlike instruksies te skep wanneer nodig.
- Oopbron IP - RISC-V is 'n oop standaard, wat beteken enigiemand wat hierdie ontwerpe wil gebruik, kan dit doen sonder om bekommerd te wees oor lisensiefooie.
- Vragwinkel argitektuur – Geheue word geprioritiseer bo kompleksiteit deur gebruik te maak van registers.
Pros
- RISC-V is 'n oop standaard, wat beteken enigiemand kan hul eie skyfies bou.
- Die gelaagde en uitbreidbare ontwerp maak innovasie moontlik. Enigeen kan die instruksiestel implementeer en kan pasgemaakte uitbreidings vir pasgemaakte verwerkers skep.
- RISC-V is uitbreidbaar. Jy kan altyd nuwe kenmerke by die instruksiestel voeg.
- Aangesien RISC-V oopbron is, kan enigiemand deelneem om na foute te soek.
- RISC-V maak dit moontlik vir 'n versnelde ontwikkelingsiklus. Dit is nie nodig om lisensiegelde te hanteer nie.
Nadele
- Gedesentraliseerde aard maak dit moeilik om pleisters en opdaterings vry te stel.
- Daar is 'n moontlikheid van fragmentasie van die mark. Aangesien enigiemand hul eie RISC-V-skyfies kan ontwerp, sal dit 'n uitdaging wees om seker te maak dat die RISC-V-mark dalk nie dieselfde konsekwente kwaliteit, sekuriteit of interoperabiliteit het nie.
- Daar is geen waarborg vir aanneming nie. Belegging in RISC-V-tegnologie kan 'n terugslag gee as hulle voortgaan om slegs 'n klein persentasie van die markaandeel te ontvang.
- Op die oomblik het RISC-V steeds beperkte hardeware-ondersteuning.
- Nog 'n probleem is met kodedigtheid. Gegewe 'n sekere program, vereis 'n saamgestelde RISC-instruksiestel gewoonlik meer grepe as wanneer dit saamgestel is na CISC. Dit is omdat dit verskeie RISC-instruksies kan vereis om 'n enkele CISC-opdrag te doen.
Huidige toepassings van RISC-V
RISC-V is ideaal vir ingebedde toepassings. Dit is gebruiksgevalle wat sagteware vereis wat permanent in 'n toestel geplaas word om 'n gespesifiseerde stel instruksies uit te voer.
Dink aan toestelle in 'n Internet of Things-ekosisteem of in motortoepassings en rekenaarbeheerders.
Hier is 'n paar toepassings vir die RISC-V-argitektuur wat u vandag kan vind.
Alibaba
Dit is waarskynlik dat spanning tussen die Verenigde State en China oor IP 'n rede gegee het vir Chinese tegnologiemaatskappye om oor te skakel na open-source.
In Oktober 2021, Alibaba Cloud Intelligence aangekondig dat hulle oopbron-RISC-V-verwerkers vir hul argitektuur gaan gebruik.
Dit sal die wêreld se eerste volstapels word open source reeks verwerkers.
"RISC-V is baie aantreklik op hierdie tydstip, want as 'n alternatief vir geslote en duur ISA's, versnel die oop en gratis ISA RISC-V verwerker-innovasie deur oopstandaard-samewerking," sê Yu Pu, produkleier vir T-Head , 'n halfgeleiermaatskappy en 'n volfiliaal van Alibaba.
SiFive
SiFive is 'n halfgeleiermaatskappy wat in 2015 gestig is deur Krste Asanović, Yunsup Lee en Andrew Waterman, drie navorsers van die Universiteit van Kalifornië Berkeley.
Hulle kon die heel eerste skyfies maak wat die RISC-V ISA geïmplementeer het. Sedertdien kon hulle met meer as 100 ondernemings saamwerk om hul toestelle met RISC-V-skyfies te verbeter.
Hul SiFive Cores is die mees silikonontplooide RISC-V-oplossings ter wêreld.
SiHive bied selfs 'n BBC Doctor Who-gebaseerde RISC-V-koderingstel, bedoel om kinders te leer oor programmering en IoT-tegnologie.
Hierdie produk toon belofte in RISC-V-argitektuur wat binnekort die mark vir verbruikerstoestelle bereik.
Wolk Computing
RISC-V-argitektuur kan ook gebruik word om die wolk aan te dryf. Sommige maatskappye is reeds teiken datasentrum werklading as die volgende moontlike toepassing van RISC-V.
Hoëprestasie rekenaarnetwerke (HPC) gebruik reeds RISC-V om data in vervoer te verwerk.
Aangesien bedieners langer neem om te produseer as ingebedde produkte, sal dit 'n rukkie neem voordat ons sien dat hele bedieners op RISC-V loop.
Gevolgtrekking
Die manier waarop ons met die internet omgaan, is gebou op 'n stewige fondament van oop standaarde. Die toestelle wat ons gebruik kan ook oop standaarde volg soos die USB-ontwerp of hoe toestelle met mekaar verbind deur Wi-Fi en Bluetooth.
Hierdie oop standaarde laat al ons toestelle en toepassings toe om meer funksioneel en interoperabel te word.
Oop standaarde soos RISC-V sal 'n impak hê op die manier waarop ons ons toestelle ontwerp.
Dit sal enigiemand bemagtig om te skep wat hulle wil sonder om deur eie IP beperk te word. RISC-V word onderhou deur 'n aktiewe ontwikkelingsgemeenskap wat deursigtig en samewerkend van aard is.
Die toekoms van die hardeware wat ons in ons toestelle gebruik, word nou nie meer agter geslote deure besluit nie, maar in die openbaar besluit, vir almal om aan deel te neem.
Deel hierdie artikel as jy dit insiggewend vind. Moenie die jongste nuus oor KI, ML en toekomstige tegnologie misloop deur op ons in te teken nie weeklikse nuusbrief!
Lewer Kommentaar