Perché RISC-V è importante per la progettazione di chip open source

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Probabilmente conosci x86 e ARM. Alimentano quasi tutto ciò che hai in tasca, dallo smartphone in mano al laptop sulla scrivania. Prima di loro, c’erano pesi massimi come SPARC, VAX, Z80 e 6502. Queste architetture più vecchie hanno definito l’informatica negli anni ’80 e ’90. Ma RISC-V è diverso. Non è solo un’altra specifica del chip. È un’alternativa gratuita che cambia chi può costruire processori.

Differenze tra RISC-V e le licenze x86 e ARM

Ecco il problema con l’architettura del processore standard. Le architetture del set di istruzioni (ISA) sono proprietà intellettuale. Sono autorizzati. Se Apple o Qualcomm vogliono costruire un chip che parli ARM, devono pagare ARM Ltd per questo diritto. È un meccanismo di gatekeeping. È necessaria l’autorizzazione per utilizzare il codice che indica al processore cosa fare.

RISC-V rompe quel modello. Si tratta di un ISA basato sui principi RISC, ovvero un computer con set di istruzioni ridotto. Questa filosofia di design mantiene le cose semplici ed efficienti. Ma la grande differenza è la licenza. È open source. L’uso è gratuito. Nessuna commissione. Non esiste alcun permesso da parte di una sola azienda che detiene le chiavi.

Da dove viene RISC-V?

È iniziato nel 2010. Il luogo: Università della California, Berkeley. La squadra non era solo docenti. Comprendeva contributori volontari che non avevano alcuna affiliazione formale con l’università. Questa origine accademica spiega perché il progetto sembrava meno un prodotto aziendale e più uno sforzo comunitario condiviso.

La gente lo pronuncia “rischio cinque”. Sembra semplice. E l’architettura lo è. Ma le implicazioni no. Quando è possibile progettare un processore senza pagare costi di licenza, la barriera all’ingresso diminuisce in modo significativo. Ciò apre le porte a startup, laboratori di ricerca e hobbisti che non potrebbero mai permettersi una licenza ARM.

Perché questo è importante per te? Perché sposta il potere lontano da alcuni giganti. Consente chip più specializzati su misura per attività specifiche, come l’inferenza dell’intelligenza artificiale o i sensori IoT, senza il pesante sovraccarico dei modelli di licenza tradizionali. L’ecosistema è ancora in crescita, ma le basi sono solide.

Il valore fondamentale di RISC-V non è solo il codice, ma la libertà che garantisce ai progettisti hardware.

Questo non è un prodotto finito. È una piattaforma. E le piattaforme crescono man mano che le persone si basano su di esse. La parte successiva approfondirà come questo appare effettivamente nella pratica e chi ci sta scommettendo in questo momento.

RISC-V International e la spinta verso la stabilità commerciale

La struttura di governance conta tanto quanto il silicio. Per rendere RISC-V attraente per le aziende e le grandi istituzioni, è stata creata la Fondazione RISC-V ufficiale per possedere, mantenere e pubblicare la definizione dell’architettura. Recentemente è stata rinominata RISC-V International, con sede in Svizzera. Questa mossa segnala uno spostamento verso la stabilità a lungo termine. Le aziende hanno bisogno di una base stabile su cui costruire i propri prodotti. Un consorzio libero spesso fallisce sotto il peso della pressione commerciale. Un organismo centralizzato in Svizzera aiuta a mitigare questo rischio.

Perché l’architettura evita le mine legali

Tecnicamente, RISC-V non sta cercando di reinventare la ruota. Segue i principi RISC consolidati e utilizza un’architettura load-store. Non ci sono innovazioni selvagge qui. Il design è volutamente conservativo. Questo conservatorismo è il punto. Aderendo alle norme stabilite, RISC-V non viola alcun brevetto conosciuto. Questo è un enorme vantaggio. Elimina l’incertezza giuridica che ha afflitto altre architetture aperte in passato. Puoi costruire un chip senza preoccuparti che un troll dei brevetti si presenti in seguito.

Dai microcontrollori ai supercomputer: le varianti ISA

Come la maggior parte delle architetture di set di istruzioni (ISA), RISC-V è disponibile nelle varianti 32 bit e 64 bit. Questa gamma è importante. Consente allo stesso design di base di alimentare minuscoli microcontrollori integrati. È inoltre scalabile fino ai PC desktop e persino ai supercomputer con processori vettoriali. Un ISA copre l’intero spettro. Questo è efficiente.

Compilatori e supporto del sistema operativo che puoi effettivamente utilizzare

Il supporto software è già presente. Non è necessario scrivere l’assembly a mano per iniziare. Diversi compilatori di linguaggi supportano RISC-V. Il più notevole è il GNU Compiler Collection (GCC), un compilatore di software libero molto popolare. Ciò significa che oggi è possibile compilare codice C e C++ per destinazioni RISC-V. Dal punto di vista del sistema operativo, Linux supporta RISC-V sia in configurazioni a 32 bit che a 64 bit. Se esegui una distribuzione Linux standard, puoi già avviarla sull’hardware RISC-V. La toolchain è sufficientemente matura per lo sviluppo nel mondo reale.