Ці ёсць свабода ў выбары абсталявання? Даведайцеся, як RISC-V адкрывае шлях да новага руху абсталявання з адкрытым зыходным кодам.
Многія з асноўных гульцоў у паўправадніковым бізнэсе захоўваюць свае распрацоўкі ўласнымі, і вытворцы прылад павінны плаціць ліцэнзійныя зборы, каб выкарыстоўваць іх.
Гандлёвая напружанасць паміж ЗША, Кітаем і Тайванем стварае праблему ў ланцужку паставак паўправаднікоў. Меншыя вытворцы прылад таксама з цяжкасцю могуць дазволіць сабе гэтыя зборы, і бар'ер для ўваходу значна вышэй.
Прыкладна гэтак жа, як аперацыйныя сістэмы з адкрытым зыходным кодам, такія як Linux, даюць распрацоўшчыкам магчымасці, новы адкрыты стандарт можа ператварыць тое, як мы распрацоўваем і вырабляем прылады, якія сёння кіруюць светам.
У гэтым кіраўніцтве мы разгледзім гісторыю архітэктуры RISC, узважым плюсы і мінусы тэхналогіі, а таксама паглыбімся ў некалькі прыкладанняў RISC-V, якія можна знайсці сёння.
Але спачатку, каб зразумець, чаму RISC-V такі захапляльны, нам трэба зразумець, як працуюць кампутары.
Што такое набор інструкцый?
Набор інструкцый адносіцца да набору аперацый, якія камп'ютар быў распрацаваны для выканання на ўзроўні машыны.
Думайце пра іх як пра самыя асноўныя каманды, такія як дадаванне, памнажэнне, загрузка і захаванне даных. Архітэктура набору інструкцый з'яўляецца найбольш важным інтэрфейсам у кампутары, таму што яна падзяляе апаратныя і праграмныя аспекты.
Набор інструкцый працэсара кажа нам, што можа рабіць працэсар, калі абмежаваны канструкцыяй яго апаратнага забеспячэння.
Калі вы папросіце працэсар скласці два біта разам, ён будзе дакладна ведаць, што рабіць, паколькі ў апаратнае забеспячэнне ёсць каманда для выканання гэтай інструкцыі.
Складаныя аперацыі, такія як загрузка відэа на YouTube, прайграванне відэагульня, або адпраўка твіту ўключае выклік мільёнаў гэтых асноўных каманд, якія знаходзяцца ў наборы інструкцый працэсара.
Агульныя архітэктуры набораў інструкцый (ISA) уключаюць ARM і Intel x86, першая з якіх з'яўляецца найбольш шырока выкарыстоўваным ISA ў свеце.
Гэтыя ISA былі ўпершыню распрацаваны некалькі дзесяцігоддзяў таму на падставе ўласнай ліцэнзіі. У тыя ранейшыя гады большасць апаратнага і праграмнага забеспячэння былі ўласнасцю.
Што такое RISC?
На працягу 1970-х гадоў камп'ютэрныя інжынеры, як правіла, засяроджваліся на павышэнні складанасці кампутарнай архітэктуры.
Паўправадніковыя тэхналогіі хутка развіваліся і былі здольныя выконваць вялікую колькасць інструкцый. Гэта прывяло да тыпу кампутара, вядомага як CISC, або кампутары са складаным наборам інструкцый.
Аказваецца, што большая частка інструкцый рэдка выкарыстоўваецца на практыцы, напрыклад, у камп'ютэрных мовах высокага ўзроўню, такіх як К. Дэвід Патэрсан і Карла Сэквін з Каліфарнійскага ўніверсітэта ў Берклі лічылі, што лепшай прадукцыйнасці можна дасягнуць пры значна меншай кошт за кошт спрашчэння працэсара.
Памяншаючы аб'ём складанасці, яны могуць выкарыстоўваць астатнюю прастору для памяці. Гэтая гіпотэза атрымала назву RISC, або камп'ютар са скарачаным наборам інструкцый.
Праект RISC-I пачаўся як даследчы праект, які меў на мэце даказаць, што кампутар RISC магчымы. Студэнты Берклі маглі стварыць дызайн, які працаваў з дапамогай усяго 31 інструкцыі.
Секцыя кіравання і інструкцыі чыпа займала толькі 6% крэмніевай пласцінкі, у той час як іншыя чыпы выкарыстоўвалі палову для той жа мэты. Рэгістры былі дададзеныя для запаўнення вызваленага месца. Гэтыя рэгістры дазволілі чыпу ўтрымліваць больш працоўнай памяці.
Архітэктура RISC знайшла камерцыйны поспех у 1980-х гадах. Аднак многія фішкі неўзабаве выйшлі ў няласку. У цяперашні час працэсары на базе ARM з'яўляюцца найбольш распаўсюджаным працэсарам RISC, з-за распаўсюджанасці сучасных смартфонаў, якія амаль выключна выкарыстоўваюць чыпы ARM.
Што такое RISC-V?
RISC-V адносіцца да пэўнага набору інструкцый з адкрытым зыходным кодам, які накіраваны на выкананне прынцыпаў RISC. У адрозненне ад большасці іншых канструкцый ISA, RISC-V ISA не патрабуе платы за выкарыстанне.
Архітэктура RISC-V першапачаткова пачыналася як даследчы праект Крстэ Асанавіча ў Каліфарнійскім каледжы ў Берклі, але пазней запрасіў удзельнікаў з усяго свету.
ЦП на аснове RISC мае спрошчаны набор інструкцый, для выканання якога патрабуецца толькі адзін такт. Яны гандлююць складанасцю з больш высокай прадукцыйнасцю за кошт выкарыстання архітэктуры загрузкі-сховішча.
Гэта азначае, што інструкцыі адрасуюць толькі рэгістры, доступ да якіх значна хутчэй, чым асноўная памяць.
RISC-V таксама падтрымлівае эфектыўную структуру канвеера, якая дазваляе адначасова выконваць некалькі інструкцый.
Паколькі RISC-V з'яўляецца адкрытым стандартам, кожны можа выкарыстоўваць набор інструкцый для сваіх уласных прадуктаў, што можа прывесці да рэвалюцыі ў апаратнай прасторы з адкрытым зыходным кодам.
асноўныя характарыстыкі
- Просты набор інструкцый - Адсутнасць складанага спісу інструкцый дазваляе выконваць інструкцыі хутчэй і палягчае пастаўку некалькіх інструкцый.
- модульнасць – RISC-V мае невялікую стандартную базу ISA і пастаўляецца з рознымі стандартнымі пашырэннямі. Гэта дазваляе карыстальнікам выбіраць толькі тыя дэталі, якія ім патрэбныя пры стварэнні ўласных мікрасхем RISC-V.
- расцяжымасць – Канкрэтныя функцыі можна дадаць у асноўны ISA з дапамогай пашырэнняў. Гэта дазваляе карыстальнікам ствараць свае ўласныя інструкцыі пры неабходнасці.
- IP з адкрытым зыходным кодам - RISC-V з'яўляецца адкрытым стандартам, што азначае, што любы, хто хоча выкарыстоўваць гэтыя канструкцыі, можа зрабіць гэта, не турбуючыся аб ліцэнзійных зборах.
- Архітэктура загрузкі – Памяць мае прыярытэт над складанасцю з выкарыстаннем рэгістраў.
Прафесіяналы
- RISC-V з'яўляецца адкрытым стандартам, што азначае, што кожны можа стварыць свае ўласныя чыпы.
- Шматслаёвы і пашыральны дызайн дазваляе ўводзіць інавацыі. Любы можа рэалізаваць набор інструкцый і можа ствараць уласныя пашырэнні для карыстацкіх працэсараў.
- RISC-V пашыраецца. Вы заўсёды можаце дадаць новыя функцыі ў набор інструкцый.
- Паколькі RISC-V з'яўляецца адкрытым зыходным кодам, кожны можа прыняць удзел у пошуку памылак.
- RISC-V робіць магчымым паскораны цыкл распрацоўкі. Няма неабходнасці апрацоўваць ліцэнзійныя зборы.
мінусы
- Дэцэнтралізаваны характар абцяжарвае выпуск патчаў і абнаўленняў.
- Ёсць верагоднасць фрагментацыі рынку. Паколькі кожны можа распрацаваць свае ўласныя мікрасхемы RISC-V, будзе складана пераканацца, што рынак RISC-V можа не мець аднолькавай якасці, бяспекі і сумяшчальнасці.
- Гарантыі ўсынаўлення няма. Інвестыцыі ў тэхналогію RISC-V могуць мець непрыемныя вынікі, калі яны працягваюць атрымліваць толькі маленечкі працэнт долі рынку.
- На дадзены момант RISC-V па-ранейшаму мае абмежаваную апаратную падтрымку.
- Іншая праблема з шчыльнасцю кода. Улічваючы пэўную праграму, скампіляваны набор інструкцый RISC звычайна патрабуе больш байтаў, чым пры кампіляцыі ў CISC. Гэта таму, што для выканання адной каманды CISC можа спатрэбіцца некалькі інструкцый RISC.
Бягучыя прымяненні RISC-V
RISC-V ідэальна падыходзіць для ўбудаваных прыкладанняў. Гэта выпадкі выкарыстання, якія патрабуюць праграмнага забеспячэння, пастаянна размешчанага ўнутры прылады, каб выконваць вызначаны набор інструкцый.
Падумайце аб прыладах у экасістэме Інтэрнэту рэчаў або ў аўтамабільных прылажэннях і кантролерах кампутара.
Вось некалькі прыкладанняў для архітэктуры RISC-V, якія вы можаце знайсці сёння.
Alibaba
Верагодна, што напружанасць паміж Злучанымі Штатамі і Кітаем з-за IP стала прычынай для кітайскіх тэхналагічных кампаній перайсці на з адкрытым зыходным кодам.
У кастрычніку 2021 года Alibaba Cloud Intelligence Абвешчаны што яны будуць выкарыстоўваць працэсары RISC-V з адкрытым зыходным кодам для сваёй архітэктуры.
Яны стануць першымі ў свеце поўным стэкам з адкрытым зыходным кодам серыйныя працэсары.
«RISC-V вельмі прывабны на дадзены момант часу, таму што ў якасці альтэрнатывы закрытым і дарагім ISA, адкрыты і бясплатны ISA RISC-V паскарае інавацыі працэсараў за кошт супрацоўніцтва з адкрытым стандартам», - сказаў Ю Пу, вядучы прадукт T-Head. , кампанія па вытворчасці паўправаднікоў і даччыная кампанія Alibaba, якая цалкам належыць.
SiFive
SiFive - гэта кампанія па вытворчасці паўправаднікоў, заснаваная ў 2015 годзе Крстэ Асанавічам, Юнсупам Лі і Эндру Уотэрманам, трыма даследчыкамі з Каліфарнійскага ўніверсітэта Берклі.
Яны змаглі зрабіць самыя першыя чыпы, якія рэалізавалі RISC-V ISA. З тых часоў яны змаглі супрацоўнічаць з больш чым 100 кампаніямі, каб палепшыць свае прылады з дапамогай чыпаў RISC-V.
Іх SiFive Cores з'яўляюцца найбольш разгорнутымі крэмніевымі рашэннямі RISC‑V у свеце.
SiHive нават прапануе камплект кадавання RISC-V на аснове BBC Doctor Who, прызначаны для навучання дзяцей праграмаванню і тэхналогіям IoT.
Гэты прадукт шматабяцальны ў архітэктуры RISC-V, які хутка выйдзе на рынак спажывецкіх прылад.
Cloud Computing
Архітэктура RISC-V таксама можа быць выкарыстана для харчавання воблака. Некаторыя кампаніі ўжо арыентуюцца нагрузкі цэнтра апрацоўкі дадзеных як наступнае магчымае прымяненне RISC-V.
Высокапрадукцыйныя вылічальныя сеткі (HPC) ужо выкарыстоўваюць RISC-V для апрацоўкі даных пры перадачы.
Паколькі для вытворчасці сервераў патрабуецца больш часу, чым для ўбудаваных прадуктаў, спатрэбіцца некаторы час, пакуль мы не ўбачым цэлыя серверы, якія працуюць на RISC-V.
заключэнне
Тое, як мы ўзаемадзейнічаем з Інтэрнэтам, пабудавана на трывалым падмурку адкрытых стандартаў. Прылады, якія мы выкарыстоўваем, таксама могуць адпавядаць адкрытым стандартам, такім як дызайн USB або тое, як прылады злучаюцца адзін з адным праз Wi-Fi і Bluetooth.
Гэтыя адкрытыя стандарты дазваляюць усім нашым прыладам і дадаткам стаць больш функцыянальнымі і сумяшчальнымі.
Адкрытыя стандарты, такія як RISC-V, паўплываюць на тое, як мы распрацоўваем нашы прылады.
Гэта дасць магчымасць любому ствараць тое, што яны хочуць, без абмежавання ўласнай IP. RISC-V падтрымліваецца актыўнай супольнасцю распрацоўшчыкаў, якая з'яўляецца празрыстай і супрацоўнічай па сваёй прыродзе.
Будучыня абсталявання, якое мы выкарыстоўваем у нашых прыладах, цяпер ужо не вырашаецца за зачыненымі дзвярыма, а вырашаецца адкрыта, у якім можа прыняць удзел кожны.
Падзяліцеся гэтым артыкулам, калі вы лічыце яго праніклівым. Не прапусціце апошнія навіны ў галіне AI, ML і будучых тэхналогій, падпісаўшыся на нашу штотыднёвы бюлетэнь!
Пакінуць каментар