История возникновения RISC-V
В современном мире микроэлектроника играет ключевую роль, охватывая все аспекты нашей жизни — от смартфонов и бытовой техники, до сложных промышленных и космических систем. Сердцем большинства устройств является процессор, рынок которых многие годы остаётся разделённым между несколькими крупными игроками. Например, Nvidia, Intel, Qualcomm, Apple и другими. При этом их решения часто сопровождаются лицензионными ограничениями и высокой стоимостью.
На этом фоне появление открытой архитектуры RISC-V кажется логичным. Тут стоит оговориться, что под архитектурой процессора понимается некий общий принцип организации устройства, а также системы команд, с которыми оно работает.
Она предлагает разработчикам свободу и гибкость в создании новых продуктов. «Родным домом» для RISK-V стали стены Калифорнийского университета (США). Проект был разработан студентами и преподавателями в 2010 году, а его изначальной целью было создание простой и гибкой архитектуры для проведения исследований. Вскоре, благодаря своей открытости и адаптивности, архитектура RISC-V вышла за рамки академической среды, заняв свою нишу на мировом рынке микроэлектроники.
Архитектура процессора — набор механизмов, которые используются процессором для выполнения задач. Она влияет на скорость работы и возможности устройства.
Архитектура RISC-V обладает рядом преимуществ, которые делают её привлекательной для разработчиков. Например, одним из ключевых достоинств RISC-V является её открытость и модульность. Архитектура управляется некоммерческой организацией RISC-V International. Это позволяет разработчикам свободно адаптировать архитектуру под свои нужды, добавлять и удалять расширения, а также создавать собственные процессорные ядра.
Кроме того, RISC-V не имеет лицензионных ограничений и «роялти» (лицензионные отчисления владельцу интеллектуальной собственности), что делает её использование бесплатным и экономически выгодным. Разработчики могут свободно применять архитектуру, не беспокоясь о дополнительных затратах на патенты или отчисления.
Мировое распространение RISC-V
Сегодня архитектура RISC-V встречается довольно часто. Её применяют как при разработке весьма простых приборов, таких как встраиваемые системы и датчики, так и при разработке сложных процессоров для ЦОД и мобильных устройств. Популярностью открытая архитектура пользуется и у крупных международных компаний. Например, ещё в прошлом году китайские разработчики чипов T-Head и Ant Group (ходят в крупный холдинг Alibaba) анонсировали выпуск процессора на основе RISC-V.
*На графике приведены данные за конец декабря 2023 года. Источник: презентация к выступлению эксперта по разработке ПО компании YADRO Валерии Пузиковой на конференции «Компьютерные дни в России 2024».
Ещё одной особенностью данной архитектуры является её экосистемность и разнообразие готовых инструментов для разработки: компиляторов, отладчиков, операционных систем. Кроме того, активное сообщество разработчиков RISC-V постоянно создаёт новые библиотеки и решения. Так, например, согласно данным международного альянса, сейчас в разработке находится исходный код для операционной системы Android.
Интерес к RISC-V в России
Сегодня обстановка в мире стремительно меняется, требуя большей независимости в технологиях. Подобный тренд привёл к тому, что российские разработчики стали активнее интересоваться RISC-V.
Так, например, научно-исследовательский институт МИЭТ из Зеленограда совместно с компанией YADRO этим летом представили учебный микроконтроллер Hackee с открытой архитектурой. Тем временем «Байкал Электроникс» (разработчик процессора «Байкал») изучает, как можно использовать RISC-V в своих будущих продуктах. «Ростех» ещё в 2021 году заявили о планах разработать первый отечественный процессор на открытой архитектуре для компьютеров и серверов.
Российские продукты на базе RISC-V активно применяются в авиации, медицине, космосе, системах управления для критически важной инфраструктуры и других областях. Однако, технология открытой архитектуры сталкивается и с рядом проблем. Например, нехваткой специалистов, необходимостью развивать собственную инфраструктуру для разработки и зависимостью от импортных комплектующих.
Конкурент другими архитектурами
RISC-V имеет свои преимущества и недостатки по сравнению с другими популярными архитектурами, такими как ARM или x86.
Так, например, архитектура ARM широко используется в мобильных устройствах и встраиваемых системах. Её лицензиатами являются AMD, Apple, Samsung и другие известные мировые компании. Проще говоря, ARM — это готовая система топологий микропроцессорных или микроконтроллерных ядер, которая разрабатывается компанией ARM Limited. Однако эта архитектура является проприетарной (авторской) со всеми вытекающими ограничениями и лицензиями. RISC-V же наоборот является открытой и бесплатной, предоставляя большую гибкость и свободу.
Другой пример — архитектура x86, которая уже является стандартом для процессоров, применяемых в персональных компьютерах и серверах. Но из-за своей масштабности она стала слишком «громозкой». Так, например, для доступа к одним функциям архитектуры необходима лицензия от Intel, к другим — от AMD. Такой подход усложняет использование x86 на специализированных устройствах, где альтернативой всё чаще становится RISC-V.
Дело за процессором
RISC-V является не просто перспективной архитектурой, а настоящим катализатором перемен в мировой микроэлектронике. Открытость, гибкость и отсутствие лицензионных ограничений делают ее привлекательной как для крупных корпораций, так и для небольших стартапов.
В России эта архитектура также активно развивается. В сентябре на форуме «Микроэлектроника» редактор «Телеспутника» пообщался с координатором индустриального комитета российского альянса RISC-V Татьяной Андреевой. По словам представителя объединения, в 2025 году в России может появиться первый отечественный микропроцессор на RISC-V.
На данный момент в России освоено производство микропроцессора MIK32 «Амур», который также построен на RISC-V. Он предназначен для использования в умных устройствах, телеком-оборудовании, промышленной автоматизации и другой технике, включая критическую инфраструктуру.
