Intel ve ARM'ye Açık Bir Alternatif: RISC-V Nedir?

Açık kaynaklı bir bilgisayar oluşturmak istiyorsanız, yazılımdan bahsediyorsanız yapabilirsiniz. Bununla birlikte, kaputun altındaki işlemci tescillidir. RISC-V, hızla ilgi çeken ve bilgi işlem ortamını değiştirmeyi vaat eden açık kaynaklı bir işlemci tasarımıdır.

Intel ve ARM Tasarımlarına Bir Alternatif

Şu anda, iki işlemci tasarımı hüküm sürüyor: ARM ve Intel'in x86'sı tarafından oluşturulanlar. Her iki şirket de muazzam bir ölçekte faaliyet gösterse de, iş modelleri temelde farklıdır.

Intel kendi yongalarını tasarlar ve üretir, ARM ise tasarımlarını Qualcomm ve Samsung gibi üçüncü taraf tasarımcılara lisanslar ve ardından kendi geliştirmelerini ekler. Samsung, işlemcilerini kendi bünyesinde üretecek altyapıya sahip olsa da, Qualcomm (ve diğer "efsane" tasarımcılar) bu önemli işi üçüncü taraflara yaptırıyor.

ARM söz konusu olduğunda, bu genellikle lisans verenlerin bir çip tasarımının özelliklerini gizli tutmak için tasarlanmış ifşa etmeme anlaşmaları imzalamasını gerektirir. Tüm iş modelinin üretim değil, fikri mülkiyet etrafında şekillendiği düşünüldüğünde, bu pek şaşırtıcı değil.

Bu arada, Intel'in kilit altında kendi ticari tasarım sırları vardır. Her iki işlemci türü de ticari olduğundan, akademisyenler ve açık kaynaklı bilgisayar korsanlarının tasarımı etkilemesi (tamamen imkansız olmasa da) zordur.

RISC-V Ne Kadar Farklıdır?

RISC-V çılgınca farklıdır. Birincisi, bu bir şirket değil. İlk olarak 2010 yılında Berkeley'deki California Üniversitesi'ndeki akademisyenler tarafından mevcut görevlilere açık kaynaklı, telifsiz bir alternatif olarak tasarlandı.

Bu, Windows yerine Linux kurmaya benzer, böylece hiçbir şey satın almanıza veya külfetli lisans anlaşmalarını kabul etmenize gerek kalmaz. RISV-V, yarı iletken araştırma ve tasarımı için aynı şeyi yapmayı hedefliyor.

ARM ayrıca hem bir işlemci tarafından doğal olarak anlaşılabilen komutları ifade eden komut seti mimarisini (ISA) hem de bunun nasıl uygulanabileceğini gösteren mikro mimariyi lisanslar.

RISC-V yalnızca ISA'yı sunarak araştırmacıların ve üreticilerin onu gerçekte nasıl kullanmak istediklerini tanımlamalarına olanak tanır. Bu, gömülü sistemler için düşük güçlü, 16 bit yongalardan süper bilgisayarlar için 128 bit işlemcilere kadar her tür cihaz için ölçeklenebilir olmasını sağlar.

Adından da anlaşılacağı gibi, RISC-V, ARM, MIPS, SPARC ve Güç tasarımlarına dayalı yongalarla aynı olan azaltılmış komut seti bilgisayarı (RISC) ilkelerini kullanır.

Ne anlama geliyor? Herhangi bir bilgisayar işlemcisinin kalbinde talimat denilen şeyler vardır. En temel ifadeyle bunlar, donanımda temsil edilen ve işlemciye ne yapması gerektiğini söyleyen küçük programlardır.

RISC tabanlı yongalar, Intel tarafından sunulanlar gibi karmaşık bir komut seti bilgisayarı (CISC) tasarımı kullanan yongalardan tipik olarak daha az yönergeye sahiptir. Ayrıca, talimatların kendilerinin donanımda uygulanması çok daha kolaydır.

Daha basit talimatlar, çip üreticilerinin çip tasarımlarında çok daha verimli olabileceği anlamına gelir. Takas, bu nispeten karmaşık görevlerin işlemci tarafından gerçekleştirilmemesidir. Bunun yerine, yazılım tarafından çok sayıda daha küçük talimata bölünürler.

Sonuç olarak, RISC, Önemli Şeyleri Derleyiciye Aktarma takma adını kazandı. Kulağa kötü bir şey gibi gelse de, öyle değil. Ancak bunu anlamak için önce bir bilgisayar işlemcisinin gerçekte ne olduğunu anlamanız gerekir.

Telefonunuzdaki veya bilgisayarınızdaki işlemci, transistör adı verilen milyarlarca küçük bileşenden oluşur. CISC tabanlı çipler söz konusu olduğunda, bu transistörlerin çoğu mevcut çeşitli talimatları temsil eder.

RISC yongaları daha az ve daha basit talimatlara sahip olduğundan, çok fazla transistöre ihtiyacınız yoktur. Bu, birçok ilginç şey yapmak için daha fazla alana sahip olduğunuz anlamına gelir. Örneğin, daha fazla önbellek ve bellek kaydı veya yapay zeka ve grafik işleme için ekstra işlevler ekleyebilirsiniz.

Daha az genel transistör kullanarak çipi fiziksel olarak da küçültebilirsiniz. Bu nedenle, MIPS ve ARM'den gelen RISC tabanlı yongalar, Nesnelerin İnterneti (IoT) cihazlarında sıklıkla bulunur.

Hız İhtiyacı

Elbette, RISC-V'nin tek gerekçesi lisanslama değildir. RISC işlemci tasarımında ilk araştırma projelerini yöneten David Patterson, RISC-V'nin üretim iyileştirmelerinden elde edilebilecek CPU performansında yaklaşan sınırları ele almak için tasarlandığını söyledi.

Bir çipe ne kadar çok transistör sığdırabilirseniz, işlemci o kadar yetenekli hale gelir. Sonuç olarak, (her ikisi de üçüncü şahıslar adına işlemci üreten) TSMC ve Samsung gibi çip üreticileri, transistörlerin boyutunu daha da küçültmek için çok çalışıyorlar.

İlk ticari mikroişlemci olan Intel 4004, her biri 10.000 nanometre (yaklaşık 0.01 mm) olan sadece 2.250 transistöre sahipti. Küçük, kesinlikle, ancak Apple'ın 40 yıl sonra piyasaya sürülen A14 Bionic işlemcisiyle tezat oluşturuyor. Bu çip (yeni iPad Air'e güç veren), her biri 5 nanometre çapında olan 11,8 milyar transistöre sahip.

1965 yılında, Intel'in kurucu ortağı Gordon E. Moore, bir çip üzerine yerleştirilebilecek transistör sayısının her iki yılda bir ikiye katlanacağını teorileştirdi.

Moore, Electronics dergisinin 35. yıl dönümü sayısında, "Minimum bileşen maliyetlerinin karmaşıklığı, yılda kabaca iki faktör oranında arttı," diye yazdı. “Elbette kısa vadede bu oranın artmasa da devam etmesi beklenebilir. Uzun vadede, artış oranı biraz daha belirsiz, ancak en az 10 yıl boyunca neredeyse sabit kalmayacağına inanmak için hiçbir neden yok.”

Moore Yasasının bu on yılda geçerliliğini yitirmesi bekleniyor. Çip üreticilerinin bu minyatürleştirme eğilimini uzun vadede sürdürüp sürdüremeyecekleri konusunda da ciddi şüpheler var. Bu hem temel bilimsel düzeyde hem de ekonomik düzeyde geçerlidir.

Sonuçta daha küçük transistörlerin üretimi çok daha karmaşık ve pahalıdır. Örneğin TSMC, 5 nm çipler oluşturmak için fabrikasına 17 milyar dolardan fazla para harcadı. Bu tuğla duvar göz önüne alındığında, Risk-V, transistörlerin boyutunu ve sayısını küçültmenin yanı sıra yollara bakarak performans sorununu çözmeyi amaçlıyor.

Şirketler Zaten RISC-V Kullanıyor

RISC-V projesi 2010'da başladı ve ISA'yı kullanan ilk çip 2011'de üretildi. Üç yıl sonra proje halka açıldı ve kısa süre sonra ticari ilgi onu izledi. Teknoloji halihazırda NVIDIA, Alibaba ve Western Digital gibi şirketler tarafından kullanılıyor.

İroni, RISC-V hakkında özünde çığır açan hiçbir şey olmamasıdır. Vakıf kendi web sayfasında şunları not eder: "RISC-V ISA, en az 40 yıl öncesine dayanan bilgisayar mimarisi fikirlerine dayanmaktadır."

Yine de çığır açıcı olan şey, iş modeli ya da eksikliğidir. Projeyi denemeye, geliştirmeye ve potansiyel olarak sınırsız büyümeye maruz bırakan budur. RISC-V Vakfı'nın web sitesinde de belirttiği gibi:

“İlginin nedeni, yazılımın taşınabileceği ve herkesin yazılımı çalıştırmak için kendi donanımını özgürce geliştirmesine izin veren ortak bir ücretsiz ve açık standart olmasıdır.”

Bu yazıda, RISC-V yongaları, sunucu çiftliklerinde ve mikro denetleyiciler olarak büyük ölçüde perde arkasında çalışıyor. Tüketici alanında ARM/Intel ISA ikilisini sarsma potansiyeli olup olmadığını göreceğiz.

Bununla birlikte, görevdekiler durgunlaşırsa, karanlık bir atın dörtnala gelip her şeyi değiştirmesi olasılığı dahilindedir.