Prejsť na obsah
Inovasense

RISC-V

RISC-V — Architektúra inštrukčnej sady (ISA) s otvoreným štandardom, ktorá umožňuje návrh prispôsobiteľných procesorov bez licenčných poplatkov a je kľúčovou strategickou technológiou pre európsku polovodičovú suverenitu.

Definícia
RISC-V — Architektúra inštrukčnej sady (ISA) s otvoreným štandardom, ktorá umožňuje návrh prispôsobiteľných procesorov bez licenčných poplatkov a je kľúčovou strategickou technológiou pre európsku polovodičovú suverenitu.

RISC-V — Architektúra procesorov s otvoreným štandardom

RISC-V (vyslovuje sa „risk-five“) je architektúra inštrukčnej sady (ISA) s otvoreným štandardom založená na princípoch počítačov s redukovanou inštrukčnou sadou (RISC). Na rozdiel od proprietárnych ISA, ako sú ARM a x86, je RISC-V voľne dostupná pod licenciou open source (otvorený zdrojový kód) — ktokoľvek teda môže navrhovať, vyrábať a predávať procesory RISC-V bez platenia licenčných poplatkov.

Prečo na RISC-V záleží

AspektRISC-VARMx86
LicenciaOtvorená, bez licenčných poplatkovLicencovaná (poplatky za jadro alebo za kus)Proprietárna (iba Intel/AMD)
PrispôsobenieÚplné — možno pridávať vlastné inštrukcieObmedzené — iba šablóny ARMŽiadne
SprávaRISC-V International (švajčiarska nadácia)ARM Holdings (SoftBank)Intel Corporation
SuverenitaŽiadna závislosť od jedného dodávateľa (vendor lock-in)Licencovanie zo Spojeného kráľovstvaSo sídlom v USA
Náklady na zavedenieNulové licenčné poplatkyOd 1 mil. USD za architektonickú licenciuNedostupné

RISC-V je jediná významná ISA, pri ktorej špecifikáciu nekontroluje žiadna jednotlivá krajina ani korporácia — preto je strategickou voľbou pre európsku polovodičovú suverenitu.

Prehľad architektúry RISC-V

Modulárny návrh

RISC-V používa modulárnu ISA — malú základnú inštrukčnú sadu s voliteľnými štandardnými rozšíreniami:

RozšírenieNázovÚčel
RV32I / RV64IBase IntegerZákladné celočíselné operácie (32-bitové alebo 64-bitové)
MMultiply/DivideHardvérové násobenie a delenie
AAtomicAtomické pamäťové operácie (synchronizácia viacerých jadier)
F / DFloating-PointPohyblivá rádová čiarka s jednoduchou/dvojnásobnou presnosťou
CCompressed16-bitové inštrukcie pre vyššiu hustotu kódu (IoT)
VVectorSIMD/vektorové spracovanie (AI, DSP)
BBit-manipulationKryptografia, akcelerácia kompresie
HHypervisorPodpora hardvérovej virtualizácie

Najbežnejším profilom pre embedded systémy je RV32IMAC (32-bitový, s inštrukciami násobenia, atomickými a komprimovanými inštrukciami).

RISC-V vs. ARM — Podrobné porovnanie

FaktorRISC-VARM Cortex
Licenčný modelBezplatný, otvorený štandardLicenčný poplatok za kus alebo za jadro
Vlastné rozšíreniaÚplná sloboda pridávať vlastné inštrukcieObmedzené na vopred definované konfigurácie
Vyspelosť ekosystémuRýchlo rastie (GCC, LLVM, hlavná vetva Linuxu)Vyspelý (viac ako 20 rokov)
Bezpečnostné rozšíreniaVlastné implementácie podobné TrustZoneARM TrustZone (štandardizované)
Rozšírenia pre AI/MLRISC-V Vector (RVV), vlastné akcelerátoryARM Ethos, Helium, SVE2
Európska podporaEPI, OpenHW Foundation (Eclipse), financovanie z CHIPS-JUŠiroko používaná, ale nie suverénna

RISC-V v Európe — Polovodičová suverenita

Európska únia označila RISC-V za strategickú technológiu na zníženie závislosti od polovodičového duševného vlastníctva (IP) z krajín mimo EÚ:

  • European Processor Initiative (EPI) — Vyvíja procesory založené na RISC-V pre HPC a automobilový priemysel.
  • CHIPS Joint Undertaking (CHIPS-JU) — Financovanie z EÚ pre pilotné linky a návrhové centrá RISC-V.
  • OpenHW Foundation (predtým OpenHW Group) — Globálne konzorcium pod záštitou nadácie Eclipse Foundation registrovanej v EÚ, ktoré vyvíja verifikované jadrá RISC-V priemyselnej triedy (rodina CORE-V).
  • Barcelona Supercomputing Center — Európske akcelerátory pre HPC založené na RISC-V.

RISC-V na FPGA

Jadrá RISC-V sa na FPGA často implementujú na tieto účely:

  • Prototypovanie vlastných SoC — Validácia rozšírení procesora pred odovzdaním ASIC do výroby (tape-out).
  • Procesory typu soft-core — Nasadenie konfigurovateľných jadier RISC-V vo výrobkoch založených na FPGA.
  • Hardvérová bezpečnosť — Vlastné bezpečnostné rozšírenia bez problémov s dôverou v IP tretích strán.
  • Vzdelávanie a výskum — Otvorené jadrá ako PicoRV32, VexRiscv, CVA6 (Ariane).
JadroJazykPipelineCieľ
PicoRV32VerilogViaccyklová (~4 cykly na inštrukciu), optimalizovaná na veľkosťVeľmi malé FPGA (iCE40)
VexRiscvSpinalHDLKonfigurovateľnáFlexibilné embedded systémy
CVA6 (Ariane)SystemVerilog6 stupňov, 64 bitovSoC schopný spustiť Linux
BOOMChiselSuperskalárna, OoOVýskum v oblasti vysokého výkonu

Súvisiace pojmy

  • FPGA — Platforma na prototypovanie a nasadzovanie jadier RISC-V.
  • SoC — Obvody typu System-on-Chip, ktoré čoraz častejšie používajú jadrá RISC-V.
  • Edge AI — Vektorové rozšírenia RISC-V umožňujú efektívnu AI priamo v zariadení.

RISC-V je ústredným prvkom našej stratégie hardvérovej suverenity EÚ — použitie jadier s otvorenou ISA na kremíku z európskych zdrojov odstraňuje závislosť od licencovania IP z krajín mimo EÚ. Naše služby návrhu FPGA zahŕňajú integráciu soft-core jadier RISC-V pre embedded systémy, ktoré vyžadujú auditovateľné procesorové architektúry bez licenčných poplatkov.

Oficiálne referencie

Súvisiace pojmy